西安建大聯(lián)合創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)運(yùn)用數(shù)字技術(shù)助力文化遺產(chǎn)保護(hù)

西安城墻和平門外側(cè)，游人如織。在環(huán)城公園里的一塊開闊地帶，西安建筑科技大學(xué)王慧琴教授團(tuán)隊(duì)的師生正操控著無人機(jī)，按照預(yù)先劃分好的區(qū)塊，給城墻密密實(shí)實(shí)做“體檢”。這項(xiàng)工作他們已經(jīng)持續(xù)了好幾個(gè)月。這些數(shù)以千計(jì)的影像資料數(shù)據(jù)庫(kù)，將為后期城墻病害的預(yù)防和處置提供重要依據(jù)。

隨著大數(shù)據(jù)、5G、虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能等前沿技術(shù)的飛速發(fā)展，文化遺產(chǎn)保護(hù)工作正迎來前所未有的創(chuàng)新機(jī)遇。西安建筑科技大學(xué)王慧琴教授聯(lián)合陜西省文物保護(hù)研究院王展研究館員組成的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)運(yùn)用數(shù)字技術(shù)助力文化遺產(chǎn)保護(hù)，成功將光學(xué)成像、計(jì)算機(jī)人工智能等多學(xué)科方法融合應(yīng)用于文物科技保護(hù)，為傳統(tǒng)文物和文化遺產(chǎn)的保護(hù)注入了新的活力。

2023年，該團(tuán)隊(duì)在天津薊州獨(dú)樂寺壁畫保護(hù)修復(fù)項(xiàng)目中已取得了顯著成果。獨(dú)樂寺壁畫作為擁有千年歷史的藝術(shù)瑰寶，長(zhǎng)期面臨著色彩褪色、細(xì)節(jié)模糊等保護(hù)難題。面對(duì)這一挑戰(zhàn)，王慧琴團(tuán)隊(duì)利用多光譜成像技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)壁畫顏料種類、病害情況以及隱藏歷史信息的精確識(shí)別，為壁畫的保護(hù)和修復(fù)提供了科學(xué)依據(jù)。

“獨(dú)樂寺壁畫規(guī)模宏大，圖案復(fù)雜，其保護(hù)修復(fù)工作難度極大。”團(tuán)隊(duì)成員王可表示。為了將這一珍貴壁畫完整地?cái)?shù)字化并“搬”進(jìn)電腦中，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一套詳盡的數(shù)字?jǐn)z影采集方案，并運(yùn)用多光譜成像設(shè)備進(jìn)行了高精度拍攝。通過圖像配準(zhǔn)技術(shù)和深度學(xué)習(xí)算法，解決了上千幅分鏡頭成像數(shù)據(jù)的拼接問題，實(shí)現(xiàn)了大尺度壁畫的高精度數(shù)字化。


壁畫多光譜成像場(chǎng)景

在數(shù)據(jù)采集過程中，團(tuán)隊(duì)面臨了諸多挑戰(zhàn)。由于獨(dú)樂寺現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件的限制，多光譜成像數(shù)據(jù)的采集難度增加。為了獲取高分辨率的壁畫圖像，團(tuán)隊(duì)只能以犧牲寬視角為代價(jià)，分多個(gè)鏡頭采集序列光譜圖像。經(jīng)過近一個(gè)月的努力，團(tuán)隊(duì)成功拍攝了上千個(gè)分鏡頭，完成了壁畫的全景多光譜圖像拼接。


獨(dú)樂寺東墻原始壁畫

在壁畫多光譜圖像數(shù)據(jù)的完整性得到保障的基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步開展了文物線稿提取、隱藏信息發(fā)現(xiàn)等研究工作。通過多光譜成像技術(shù)，團(tuán)隊(duì)成功完成了線稿虛擬提取并獲取了壁畫顏料在不同波段下的光譜信息。這些信息不僅揭示了中國(guó)古代壁畫繪畫技法風(fēng)格，還快速識(shí)別出了部分古代彩繪文物常用顏料，為獨(dú)樂寺壁畫及觀音保護(hù)修復(fù)工程提供了有力支持。

近年來，王慧琴教授團(tuán)隊(duì)在文物檢測(cè)分析、保護(hù)修復(fù)等方面成效顯著。團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國(guó)社科院考古所、陜西省文物保護(hù)研究院等專業(yè)單位，編寫了《館藏墓室壁畫數(shù)字修復(fù)技術(shù)》等著作，并申請(qǐng)了20余項(xiàng)專利。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)還參與了多項(xiàng)國(guó)家級(jí)文物保護(hù)項(xiàng)目，如漢長(zhǎng)安城未央宮出土骨簽的整理與研究、石窟文物本體風(fēng)化病害評(píng)估系統(tǒng)及保護(hù)技術(shù)研究等，為文物保護(hù)提供了重要的科學(xué)依據(jù)。

“未來，團(tuán)隊(duì)還將在文物智能探測(cè)與無人巡檢方向開展研究。我們希望通過數(shù)字科技的應(yīng)用，逐步實(shí)現(xiàn)文物的多維、多元信息組織、知識(shí)發(fā)現(xiàn)與認(rèn)知驅(qū)動(dòng)，最終完成數(shù)字化保護(hù)從同平臺(tái)到多平臺(tái)技術(shù)的跨越，提升國(guó)家文物保護(hù)、展示與利用的重大需求?！蓖趸矍俳淌谡f。

圖片來源：西安建筑科技大學(xué)

（中國(guó)日?qǐng)?bào)陜西記者站 秦峰雷茜）

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