Picman圖像分析技術(shù)在文物保護(hù)中的應(yīng)用

朱善銀 兪佑植

摘 要：文物研究中，文物拍照是調(diào)查文物病害、記錄文物信息的基本方法。然而研究人員大多只利用了圖像中的一些宏觀信息，未能充分發(fā)掘其更大的價值。利用圖像分析技術(shù)，采取對文物無損、非接觸式分析方法，定量讀取文物表面任意部位尺寸、形貌等信息（文物尺寸、文物病害面積、文字圖像內(nèi)容等），解決了用接觸式方法測量文物尺寸容易導(dǎo)致脆弱文物二次受損、不規(guī)則形狀病害面積難以計(jì)算、傳拓技術(shù)制作拓片讀取石刻或印刷雕版信息易損傷文物這些難題。分析數(shù)據(jù)，可為文物的科學(xué)研究以及鑒定等方面提供證據(jù)資料

關(guān)鍵詞：圖像分析;病害;定量分析;文物保護(hù)

文物作為見證歷史和連接未來的重要遺物，具有不可再生性。因此，我們每個人，尤其是文物保護(hù)工作者，有義務(wù)和責(zé)任保護(hù)好每一件文物。隨著社會的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，文物保護(hù)方法也在不斷地推陳出新，特別在文物分析檢測上，越來越多的無損檢測方法被開發(fā)利用。

文物研究中，給文物拍照是調(diào)查文物病害、記錄文物信息的基本方法。然而研究人員大多只利用了圖像中的一些宏觀信息，未能充分發(fā)掘其更大的價值。為了文物安全，西安碑林等地的很多重要石刻都已經(jīng)被嚴(yán)禁進(jìn)行拓片作業(yè)了，利用計(jì)算機(jī)軟件處理文物照片或者文物正射影像，制作文物數(shù)字拓片已經(jīng)取得一些成績[1-3]。尤其是制作一些古代名人的書法石刻或印刷雕版拓片，由于文字是凹陷或凸起的，傳統(tǒng)拓片如果經(jīng)過裝裱或者壓平，其中的文字大小粗細(xì)以及形狀必然會發(fā)生變化，導(dǎo)致文字變形，影響后人對其書法的學(xué)習(xí)，而利用圖像分析技術(shù)讀取文物信息時，不僅可以避免文字變形，也杜絕了宣紙、墨及拓包等接觸文物，保證了文物的安全。特別是印刷雕版，大多都是曾經(jīng)被印刷書籍使用過，表面沾滿墨，一眼望去全是黑色，導(dǎo)致文字圖案識別較難。印刷雕版文物較為脆弱，如何在不接觸文物的前提下，科學(xué)準(zhǔn)確地讀取雕版上的重要信息，是當(dāng)前需要解決的難題之一。

目前文物保護(hù)修復(fù)方案中，文物病害描述一般是在文物圖像上根據(jù)病害種類繪制病害圖，然后用比例尺示意文物及其病害部位的大小[4]。由于文物病害部位往往是不規(guī)則形狀，很難計(jì)算各種病害具體尺寸面積，所以不能將病害范圍定量化。而文物病害在發(fā)生細(xì)微變化時（大小、顏色等），通過宏觀觀察很難被發(fā)覺。如果能將文物病害范圍進(jìn)行定量計(jì)算，通過定期記錄便可及時了解文物病害發(fā)展?fàn)顩r，保證受損文物第一時間得到治療。

本文以油畫、古籍和印刷雕版為對象，應(yīng)用圖像軟件處理技術(shù)，采取對文物無損、非接觸式分析方法，準(zhǔn)確提取文物信息，解決了用接觸式方法測量文物尺寸容易導(dǎo)致脆弱文物二次受損、不規(guī)則形狀病害面積難以計(jì)算、傳拓技術(shù)制作拓片讀取石刻或印刷雕版信息易損傷文物這些難題。分析數(shù)據(jù)，可作為文物的科學(xué)保護(hù)與研究以及鑒定等方面的證據(jù)資料。

1 分析對象與方法

1.1 分析對象

本研究以安徽博物院館藏黃紹京油畫《大衛(wèi)石膏像反面風(fēng)景照》、古籍《皋鶴堂批評第一奇書金瓶梅》和印刷雕版為對象。黃紹京油畫表面顏料層剝落較為嚴(yán)重，古籍中作為研究對象這一頁紙張缺損較多，印刷雕版由于是木質(zhì)材料，屬脆弱文物，不宜進(jìn)行拓片作業(yè)。

1.2 分析方法

基于每張數(shù)碼照片的像素都是固定的，其分辨率便與尺寸保持一定比例關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，本研究用數(shù)碼相機(jī)給文物拍照，在不接觸文物的情況下，利用Picman圖像軟件處理技術(shù)，分析數(shù)碼照片中各個像素的RGB（紅、綠、藍(lán)三原色）色彩和亮度信息，定量計(jì)算照片中文物任意部位的尺寸面積和圖像文字等信息。以此為基礎(chǔ)定量分析了黃紹京油畫《大衛(wèi)石膏像反面風(fēng)景照》的顏料層剝落面積和剝落處數(shù)量，古籍《皋鶴堂批評第一奇書金瓶梅》其中一頁的尺寸和殘缺面積等信息內(nèi)容。利用印刷雕版上文字圖案的凸凹現(xiàn)象，通過圖像軟件處理，首先將文字圖案鮮明突出于平面，然后再將文字變?yōu)榭勺x的正向文字。這樣處理不僅可以清晰地讀取印刷雕版上的文字，還能為文物鑒定提供依據(jù)，又避免了傳統(tǒng)拓片技術(shù)在用拓包捶打文物時會對文物造成損傷這一問題。

2 分析結(jié)果

利用圖像軟件處理技術(shù)計(jì)算油畫顏料層的剝落面積或者紙張缺損面積，可以將文物基本信息及其病害范圍定量化。黃紹京油畫《大衛(wèi)石膏像反面風(fēng)景照》照片分辨率是72dpi，利用分辨率與像素之間的關(guān)系等信息，計(jì)算出油畫圖像面積是703541Pixel2，顏料層剝落面積是41861 Pixel2，顏料層剝落面積占油畫總面積的5.95%，顏料層剝落處有109個，剝落處較多，如表1所示。

古籍《皋鶴堂批評第一奇書金瓶梅》作為案例這頁紙張的照片分別率是300dpi，計(jì)算出紙張長是294.0mm，寬是227.0mm，按照長×寬計(jì)算，總面積原本應(yīng)該是66738.0mm2，紙張現(xiàn)存面積是58423.7mm2，殘缺面積占原紙張的12.46%。為了知道各殘缺處的具體缺損面積，用同樣的方法對各個殘缺處的缺損面積進(jìn)行了計(jì)算。

利用印刷雕版上陽刻文字的凸凹現(xiàn)象，通過圖像軟件處理，將文字鮮明突出于平面。為了更加容易讀取雕版上的文字，將文字翻印。還模擬出印刷雕版印出文字，或者將其他文字覆蓋于雕版文字之上，與雕版文字進(jìn)行近距離對比，鑒定覆蓋于雕版上的文字是否為此雕版印刷的真跡。將紅色字覆蓋于雕版文字之上，無論是字體還是字間距，只要稍微有所差別都可以立即被識別。

3 結(jié)語

利用數(shù)碼照片快速分析出照片內(nèi)文物身上任意部位信息（尺寸、文字圖像、缺損面積、顏料層脫落面積等）的調(diào)查方法，將會成為調(diào)查文物基本信息的一種常用手段之一。通過對文物進(jìn)行定期拍照分析，用計(jì)算機(jī)技術(shù)處理圖像信息，可以快速、無損地確認(rèn)文物當(dāng)前的保存狀態(tài)。此方法同樣適用于書畫、壁畫等文物病害的定量分析和監(jiān)測。以數(shù)據(jù)的形式，得出客觀評價結(jié)果。數(shù)字化定量分析結(jié)果不僅可以為文物保護(hù)提供診斷資料，還可成為文物鑒定以及美術(shù)史研究方面的證據(jù)資料。

參考文獻(xiàn)

[1]朱曉麗，張春新，吳中福.“數(shù)字拓片”構(gòu)想及實(shí)驗(yàn)研究[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2011（3）.

[2]朱曉麗.川南宋墓石刻圖式分析及數(shù)字拓片研究[D].重慶：重慶大學(xué)， 2010.

[3]胡春梅，薛惠敏，夏國芳，等.基于激光點(diǎn)云和近景影像的數(shù)字拓片生成方法[J].激光雜志，2017（9）.

[4]王璐.故宮《院藏古書畫、古籍病害分類及圖示》的制作與使用[C]//中國文物保護(hù)技術(shù)協(xié)會第八次學(xué)術(shù)年會，2014.