Antonino张家港基地
文化遗产科学开源,chsopensource.org, Aci桑特主席,意大利。电子邮件:(电子邮件保护)
多光谱成像(MSI)系统1正在使用越来越多的艺术品保护和保护科学家。他们用于地图,确定颜料、粘合剂和修整的艺术品。他们也使用视觉增强老和褪色的文档。这些系统在这个领域越来越受欢迎,因为他们是简单的,负担得起的,轻量级和小。抽样在重要的艺术作品是不可能的,这是主要的原因只有非侵入性技术,如MSI,正变得越来越受欢迎的协助进行保护的决定。
MSI艺术保护与执行各种各样的设备。很可能,它的传播在这个领域,将会大大推动它最实惠的设置:单色相机和一组带通滤波器。这个简单的设置通用的,可以应用于不同的任务对象的大小方面的检查和记录。MSI相机可以使用全景头等大型艺术品研究一系列的壁画,以及宏眼镜小历史邮票等研究。它甚至可以用于考试的微小芯片采样漆立体显微镜下也用复合显微镜检查单个粒颜料。
但必须注意,当颜料混合或上釉,不提供结论性的识别方法和侵入性和非侵入性的分析考试是必要的,以获得更详细的和决定性的信息。MSI初步确定颜料的使用有一个重要的优势,证明其应用:大面积的快速和低成本的调查。
光谱数据集
每个波长的反射率光谱显示之间的比例反射光与入射光的强度,测量对一个标准的白色的参考。这一比率称为反射,在百分比(%)。反射光谱可以提供有用的信息识别的色素因为这不是反射的光被吸收或传播取决于材料的化学成分测试。材料的反射光谱特性在UV / vis范围是由于电子跃迁而在近红外(NIR)范围基本振动色彩和组合模式。反射光谱的分析是基于建立一个适当的参考光谱数据库半岛综合体育官方APP下载德甲,在艺术考试,历史颜料的反射光谱数据库。2、3
反射光谱图像获得单色相机,可电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的UV-vis-NIR(约360 - 1100 nm)范围或更昂贵InGaAs相机近红外光谱(900 - 1700 nm)范围内。系统完成与一个合适的波长选择系统为了获得一系列的光谱图像场景,首先注册和校准。然后加载到一个光谱立方体和反射光谱图像的每个像素可以重建(见,例如,图1)。
图1所示。光谱立方体。12个光谱图像堆叠在x和y轴的光谱立方体图像和z轴上的代表点显示了其对每个光谱反射率图像。重建的反射光谱的红漆(点(4)与参考光谱反射率的朱砂相比,历史红色颜料(硫化汞)。的主题是绘画Antonino Giuffre,探视圣约瑟夫和圣圣扎迦利之间,面板绘画,1480年- 1490年大教堂陶尔米纳,西西里。
波长选择器
光谱图像报道在本文中获得了一个滤光轮PixelTeq SpectroCam VIS相机(5像素CCD)覆盖范围360 - 1000 nm。一组12个过滤器被选为特定的任务映射和初步确定历史颜料。这些系统被称为多光谱和高光谱成像仪、产生的差异取决于光谱图像的数量;不到12个第一,和更多的高光谱系统可以使用可调谐滤波器(液晶可调谐滤波器(LCTFs)或一个acousto-optical可调谐滤波器(AOTF)]或光栅光谱仪提供数以百计的光谱图像。还测试了是可能使用一个RGB(红绿蓝)数码相机而不是一个单色系统。
确定颜料
大部分的电子转换在蓝色和绿色区域是广泛的,因此可以被记录在低光谱分辨率即使有非常大的带宽过滤器(50 nm)。另一方面,大多数的尖锐拐点的黄色和红色颜料,以及特色的s形的铁基稀土,发生在红色和红外区域,因此,需要更高的分辨率(带宽10海里)。过滤器设置为本文中的案例研究选择由12过滤器(中心波长带宽/海里):425/50,475/50,532/16,578/10,620/10,669/10,680/10,717/10,740/10,750/10,780/20,800/10。在蓝色区域描述广泛的光谱特性与波长变化缓慢。蓝铜矿和深蓝色是最历史使用蓝色颜料和他们有反射极大值非常接近对方约460海里。另一方面,可以区分两个颜料由于深蓝色的高反射率在红外区。
在绿色区域狭窄的过滤器在532 nm的反射maxima是有用的检查一些广泛使用的绿色颜料。事实上,这种过滤器是集中反射最大值的孔雀石和铬绿。铜绿,孔雀石,另一个重要的铜基颜料,其反射率最大更接近蓝色,约500海里。
红光对于和近红外光谱之间的地区需要更高的分辨率和覆盖着三分之二的12过滤器:七个过滤器(669、680、717、740、750、800海里),六10 nm的带宽和一个过滤器在780海里带宽20海里。这些过滤器的组合允许重建吸收乐队在锌钡白,硫酸钡的混合物,一个好的平面反射镜,4和硫化锌,负责吸收乐队在650 - 800海里。这12个过滤器的最具挑战性的任务是重建的s形的黄色和红色赭石红外跨越绿色地区。
颜料的识别变得更有效观察的特性重建光谱的所有可见光光谱可见光而不是集中在特定的区域。深蓝色的特点是其庞大的吸收带之间的蓝色和红外区域和由其红外高反射率。这些特性,以及其在蓝色区域的反射率最大约415海里,区分从其他蓝色深蓝色色素也反映在红外,比如深蓝色。图2和图3显示在模拟绘画颜料映射和14th世纪图标与描述系统实现。
图2。颜料识别和映射。文艺复兴时期的绘画画的模型与文艺复兴和现代颜料为了模拟被大力恢复和润色过的一幅画。前,左,地图使用的颜料和他们的传奇。上面,中间,完成的绘画。前,计算机辅助色素的地图从12光谱图像重建。光谱数据集软件分析逐像素都12光谱图像和像素组成,有类似的反射光谱。在深蓝色的天空画部分,部分是在蓝铜矿。三种不同的绿色颜料应用于背景:铜绿,孔雀石和现代铬绿。衬衫被涂上了红色赭石,但其与现代镉红右袖。 This spectral cube software was able to distinguish the two blue pigments, the three greens and was able to identify the cadmium red sleeve.
图3。颜料的地图。这张地图是来自12光谱图像和它显示的区域重新粉刷(灰色)。其他颜色表明色素混合物和类似的光谱特性。维珍的孩子和一个圣人,14世纪,未知的作者,公共图书馆陶尔米纳(西西里)
全景,宏观和微观操作
MSI相机是一个重要的和相关的特点,由于其镜头适配器,它能适应正常的摄影镜头,扩大系统的可能的应用程序的检查的艺术品。相对较小的CCD相机像素计数不提供足够的分辨率光谱成像技术文档的大的艺术作品。因此,有必要获取数字图像的主题,然后镶嵌为了达到足够的分辨率。这个任务可以实现耦合MSI相机自动全景头获取的图像全景摄影方法。5另一方面,可以配备一个MSI相机微距镜头和考试的小对象成为可能,例如,正如前面提到的,历史的邮票。同时,它甚至可以被耦合到一个立体显微镜(参见图4)和复合显微镜(参见图5)。最后一个设置可以用来获取的多光谱图像slide-mounted样本,这是有用的,例如,对于每个色素颗粒的识别。这个应用程序尤其有价值的分析色素的混合物,因为他们分别反射光谱可以用来识别组件。
图4。立体显微镜和MSI。相机耦合到立体显微镜(左上)检查芯片的油漆嵌入在环氧树脂(左下角)。光谱图像允许一个重建红地面的反射光谱显示氧化铁的s形特征的一部分。安东拉斐尔孟(1728 - 1779),麦当娜和孩子,KODE,挪威卑尔根的艺术博物馆。
图5。显微镜和MSI。多光谱相机可以耦合到一个复合显微镜(左)和用于观察滑动支架的颜料(顶部中心)。一些谷物的颜料可以从一幅画的表面,甚至从一层油漆横截面样本,可以安装树脂显微镜幻灯片上。MSI相机连接到显微镜可以重建每个色素颗粒的反射光谱。一粒蓝铜矿特征的重建谱最大值约为450纳米,而深蓝色显示了广泛的吸收带之间的蓝色和红外区域。
确认
艺术作品的画面呈现在这篇文章中提供的礼貌:Soprintendenza /我贝尼省Culturali di梅西纳,恢复项目的主任,葛拉齐亚Musolino博士和安吉洛Cristaudo Acireale恢复,(西西里)探视圣约瑟夫和圣扎卡里的Antonino Giuffre;西西里岛陶尔米纳的公共图书馆()图标麦当娜的孩子和一个圣人挪威卑尔根,KODE、艺术博物馆麦当娜和孩子。这项工作也可能由于PixelTeq请提供SpectroCam VIS和过滤器设置。
引用
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