用高光谱成像剥丝的秘密绘画

百年的油漆下面是什么？Costas Balas教授在克里特省技术大学，希腊拥有众多文艺复兴时期大师的一些秘密与他的高光谱成像装置。这种装置可用于识别涂料表面层上的颜料中存在的化学物质，而且还可以使用什么。

艺术品修复是一项困难的工作。一幅画将使用大量的颜料来创造出丰富的不同颜色，但这些颜色可能是肉眼无法分辨的，事实上，每一种颜料可能有不同的化学成分。更糟糕的是，画中不同的颜料或区域可能被不同的粘合剂和清漆处理过，这也会影响到可用于清洁或润色某些区域的溶剂和材料的类型。

如果单独的颜色不是绘画中使用的颜料和化学物质的可靠指标，艺术专家和科学家如何确定哪些材料已经以巨大的准确性使用，所有这些都是非破坏性的方式？答案在于通常用于分析化学的工具。其中大多数涉及通过涂料闪耀不可见波长的光，包括X射线和红外辐射，因为它们不完全被表面涂料层吸收，与可见光不同。不幸的是，这种光谱技术非常昂贵并提供点对点信息。这意味着必须用进入的X射线或红外线扫描涂料的每个部分，以记录绘画不同部分的所有化学信息。还可能需要调整入射光的波长以查看不同的元素。

该团队发现了许多令人惊讶的结果，只有高光谱成像可能已经出土。

鉴于逐次点扫描的耗时程度是多么替代方法是将具有成像方法的光谱方法组合。光谱方法是精确地确定特定区域中存在的化学元素的理想选择，但成像方法具有非常高的空间分辨率，因此可以在绘画的甚至小，详细的区域中解开差异。这种组合被称为高光谱成像和克里特省技术大学的Costas Balas教授，希腊和他的研究小组是改善和开发医疗和艺术保护应用的高光谱成像技术的专家。

高光谱设备
Balas教授对高光谱成像的兴趣最初源于他在癌症诊断和生物医学领域的工作。这里,需要设备能成功地和准确地概要文件和图像肿瘤体内诊断过程的一部分,但有很多功能的技术意味着,它可以应用于各种各样的应用程序,包括艺术品修复和识别。

高光谱成像装置通过同时记录光谱和空间图像来制作三维数据集。空间图像就像一张显示帧中所有不同对象的位置的照片。然而，由于频谱信息只能获得每个空间图像的有限数量的波长，这意味着仅在单个图像中记录某些彩色对象，因此它就像拍摄一个只会显示绿色对象的照片就会。为了构成一个完整的三维图像，将采取另一个照片，这将仅显示蓝色对象，然后显示为红色对象等，直到覆盖所有波长，并且可以创建完整场景。

在实践中，作为人体和涂料吸收可见光，高光谱成像装置的成像范围从紫外线到红外线。在红外线使用这些波长的光线允许巴斯教授将油漆层剥离到帆布下面的内容。可以与高光谱成像一起使用的波长的灵活性对于处理诸如绘画的复杂材料具有许多优点。可见光的使用对于鉴定颜色和颜料具有紫外线和红外线检测非常重要，可提供更明确的化学分配，并且不仅敏感，而且不仅适用于地表层。

看到画布
巴拉斯教授和他的团队已经能够使用这项技术来研究DoménikosTheotokópoulos之一，否则被称为El Greco，杰作，'基督的洗礼'。想到了1600年代初被涂在一起，这幅画描绘了一个涉及天堂和地球的复杂场景，基督站在他的右边的浸信会。引人注目地，许多数字在明亮的蔬菜，红色和黄色中抢劫，迹象表明在校园里发生的化学复杂性。

由Benaki Museum协调的项目的目标是为艺术历史学家提供技术信息，以允许他们迄今为止并验证这幅画并确定绘画的身体状况是为了帮助保护工作。During this process, the team found a number of surprising results that only hyperspectral imaging could have unearthed, including the numerals ‘MDLXVI’, indicating the year 1566. This date had gone previously unnoticed as it had been overpainted, but the quality of the spatial resolution from the imaging made it possible to unambiguously resolve most of the date.

然而，这有一种小并发症。Next to MDLXVI appeared to be another I, which would indicate the year to be 1567. Most other analysis techniques would have suggested the additional ‘I’-like feature was intended to be part of the date, owing to its location and similarities in colour. However, the chemical information also extracted from the hyperspectral imaging indicated this ‘I’ was not a numeral as part of the date, but actually intended to be part of a nearby scene.

Balas教授对高光谱成像的兴趣最初源于他在癌症诊断领域的工作。

虽然高光谱成像可能比点对点光谱法更有效，但涂料的大小向巴拉斯教授和他的团队带来了一些问题。他们能够识别El Greco和他的当代在绘画中使用的十种不同颜料，包括Lapis Lazuli和Azurite，但需要一种更有效的方式来通过帆布的全部规模识别它们。为此，他们转向机器学习方法，一旦他们训练以识别各种颜料的光谱签名，然后可以自动分配用于涂漆特定区域的颜料，加速加速过程。

捕捉过去
虽然并非所有的绘画都在涂料层下方方便地隐藏，但高光谱成像可用于通过不同的方法绘制绘画。当化学家和艺术家相似的时候发现了创造新颜料的方法，这通常与新艺术风格的发展密切相关。它们的颜色和用于绘制它们的技术通常为艺术史学者提供许多视觉线索，即绘画的年龄，这可以通过更深入的化学分析来验证，究竟使用哪种化合物在哪里。

高光谱成像不仅可以用于识别和约会，而且可以用于历史保存。如果由于物体的易碎性质不可能恢复，则可以使用成像来创建特别虚拟手稿的数字化记录。一个例子是Codex SiNaiticus，最早的稿件包含了完整的新约，这些遗迹在四世纪中期的日期。

Codex Sinaiticus目前保持在四个不同的位置，因此和历史保存，整个文本成像的目标也允许允许重新统一的完整文本。通过成像的统一统一对本书最初的界限进行了一些想法，研究人员现在具有关于文本中使用的不同颜色油墨的构成的大量信息，所有这些都是通过的发展实现的在高光谱成像中。