Location:
Ứng dụng công nghệ hình ảnh siêu phổ trong việc xác định sắc tố trong di tích văn hóa

Ứng dụng công nghệ hình ảnh siêu phổ trong việc xác định sắc tố trong di tích văn hóa

2024-11-29 16:52


Đất nước tôi là một đất nước có nền văn minh cổ đại 5.000 năm. Trong lịch sử lâu dài, con người đã lưu giữ những nền văn minh văn hóa này trong một số lượng lớn thư pháp và tranh vẽ, và tranh tường, và cho thấy vẻ đẹp và giá trị của nó cho các thế hệ hiện tại và tương lai. Trong những bức thư pháp và tranh vẽ phong phú này, những màu sắc rực rỡ là những vật liệu mà con người tự trao cho mình để tưởng tượng và sáng tạo một cách táo bạo. Không gian đầy màu sắc này được thể hiện sống động bằng cách sử dụng các sắc tố khác nhau và các kỹ thuật khác nhau. Nếu chủ đề hội họa là nguồn gốc tinh thần của mỗi bức thư pháp và tranh vẽ và tranh tường, thì các sắc tố phong phú là sự hỗ trợ vật chất mạnh mẽ của mỗi bức thư pháp và tranh vẽ và tranh tường. Việc nghiên cứu và xác định các sắc tố cổ đại là một quá trình nghiên cứu sự phát triển của nền văn minh cổ đại. Việc sử dụng các sắc tố ở các triều đại và khu vực khác nhau có liên quan chặt chẽ và không ngừng tiến lên. Tuổi của các di tích văn hóa có thể được suy ra từ việc xác định vật chất của các sắc tố, và sự thay đổi của các triều đại và sự phát triển của khu vực có thể được suy ra từ việc sử dụng và thay đổi các sắc tố giữa các di tích văn hóa khác nhau. Bài báo này sử dụng công nghệ hình ảnh siêu phổ để tiến hành nghiên cứu nhận dạng không phá hủy trên các sắc tố cổ, sử dụng máy ảnh siêu phổ để thu thập dữ liệu thư pháp, hội họa và tranh tường, và nhận dạng không phá hủy các sắc tố bằng cách xây dựng cơ sở dữ liệu quang phổ và công nghệ khớp quang phổ.

Nghiên cứu này áp dụng máy ảnh siêu phổ 400-1000nm và sản phẩm FS13 của Công ty TNHH Công nghệ Caipu Hàng Châu có thể được sử dụng cho nghiên cứu liên quan. Phạm vi quang phổ là 400-1000nm, độ phân giải bước sóng tốt hơn 2,5nm và lên đến 1200 kênh quang phổ. Tốc độ thu thập có thể đạt 128FPS trong toàn phổ và lựa chọn băng tần sau cao nhất là 3300Hz (hỗ trợ lựa chọn băng tần đa vùng).




Tính khả thi của việc xác định di tích văn hóa dựa trên phổ phản xạ sắc tố nên bắt đầu từ cấu trúc vi mô của lớp sắc tố của tranh tường và thư pháp và hội họa. Lớp sắc tố của tranh tường và thư pháp và hội họa bao gồm các hạt (sắc tố), chất kết dính và phụ gia. Vai trò của chất kết dính là dán các hạt lại với nhau và cải thiện độ bền cơ học của vật liệu. Các chất phụ gia được sử dụng để cải thiện hiệu suất và tính chất làm việc của vật liệu.




Dữ liệu thu thập được bởi camera siêu phổ cũng được gọi là khối ảnh siêu phổ. Nó bao gồm các hình ảnh của các dải khác nhau. Hướng của mũi tên là hướng dải của nó, từ dải ánh sáng khả kiến đến dải hồng ngoại gần. Dữ liệu bao gồm hàng chục hoặc hàng nghìn hình ảnh của các dải khác nhau trong cùng một khu vực chồng lên nhau. Đường cong quang phổ của bất kỳ sắc tố nào có thể thu được thông qua dữ liệu hình ảnh siêu phổ, sau đó có thể thu được phân bố của chất mục tiêu trong không gian thông qua đường cong quang phổ của bất kỳ sắc tố nào bằng cách sử dụng thuật toán phân loại. Chúng tôi chọn các pixel ở các sắc tố khác nhau trong hình ảnh để thu được đường cong quang phổ tương ứng với pixel. Chúng tôi chọn đường cong quang phổ tương ứng với vàng, sau đó sử dụng thuật toán điền góc quang phổ để đặt ngưỡng tương tự khớp thành 0,1 để thu được phân bố của sắc tố vàng trong không gian hình ảnh.


Tác động của tiếng ồn nhạc cụ

Trong quá trình thu thập dữ liệu của các thiết bị thực tế, vì có rất nhiều dữ liệu được thu thập nên không thể chụp được tệp dòng tối tương ứng cho mỗi hình ảnh. Nghiên cứu quy luật thay đổi của tiếng ồn thiết bị giúp phân bổ hợp lý thời gian thu thập dữ liệu dòng tối trong quá trình thu thập dự án, giúp tiết kiệm thời gian thu thập và cải thiện hiệu quả công việc đồng thời đảm bảo chất lượng thu thập dữ liệu.

Kế hoạch thử nghiệm là: đặt máy ảnh trong nhà, mô phỏng môi trường thu thập ngoài trời để thu thập dữ liệu dòng tối và che ống kính máy ảnh bằng nắp ống kính một cách nghiêm ngặt. Thu thập dữ liệu dòng tối một lần sau mỗi khoảng thời gian. Kế hoạch thiết lập thời gian thu thập dòng tối như sau:




Dữ liệu dòng tối thu thập được được xử lý như sau: dòng tối tại các thời điểm khác được trừ khỏi dòng tối đầu tiên và giá trị trung bình của mỗi dải (400nm-1000nm) của dữ liệu đã trừ được được tính toán, sau đó giá trị trung bình của mỗi dải được biểu diễn thành đường cong để quan sát sự thay đổi của dòng tối ở các dải khác nhau. Kết quả thực nghiệm:


Kết quả thực nghiệm cho thấy giá trị trung bình của dữ liệu dòng tối trong mỗi băng tần (400nm-1000nm) sau khi trừ đi gần bằng 0 và


biến động tối đa không vượt quá 0,4, điều này có nghĩa là sự thay đổi của dòng tối trong các khoảng thời gian khác nhau gần bằng 0 và hầu như không có tác

động trực tiếp đến


sự thay đổi của dữ liệu thực nghiệm.


Cảm hứng thực nghiệm: Hiệu suất làm việc của camera siêu quang phổ VNIR400H ổn định và dòng tối không thay đổi nhiều. Nó vẫn


ở một giá trị ổn định. Không cần phải xem xét quá nhiều đến ảnh hưởng của dữ liệu nhiễu của thiết bị. Bạn có thể chụp 1~2 lần trong một khoảng thời gian ngắn (một


khu vực thu thập).


Tóm tắt Chương này kiểm soát và thử nghiệm các thông số ảnh hưởng đến dữ liệu của camera siêu quang phổ để có được dữ liệu hình ảnh và


dữ liệu quang phổ chính xác. Qua các thí nghiệm, người ta thấy rằng ảnh hưởng của ánh sáng và dòng điện tối của thiết bị lên dữ liệu không lớn, và tiêu cự


gần như không ảnh hưởng đến phổ phản xạ của điểm ảnh dữ liệu đã hiệu chỉnh, trong khi thời gian phơi sáng sẽ có ảnh hưởng nhất định đến quá trình hình thành


dữ liệu phổ. Qua một loạt các thí nghiệm, chúng tôi hiểu rõ hơn về hiệu suất của thiết bị, điều này cũng cung cấp sự đảm bảo mạnh mẽ


cho việc thu thập dữ liệu tiếp theo và thiết lập thư viện phổ sắc tố.