Hyperspectrale beeldvorming: Een niet-destructieve detectietool voor het ontcijferen van de "onzichtbare codes" van renaissance meesterwerken

Om de 500ste verjaardag van Raphaels dood te herdenken, gebruikte de Galleria Borghese in Rome reflecterendeHyperspectrale beeldvorming(HSI) gecombineerd met Macro-X-ray Fluorescence (MA-XRF) om een volledige, sub-millimeter niet-destructieve inspectie van het Renaissance-meesterwerk "The Deposition" (Baglioni Entombment) te voltooien.Deze technologie is als het geven van een beroemd schilderij een "niet-invasieve spectrale CT scan," die de pigmentlagen doordringen om ondertekeningen, veranderingen en pigmentcodes te onthullen die al meer dan 500 jaar verborgen zijn, waardoor we het hele creatieve proces van de meester kunnen begrijpen.

I. Wat is hyperspectrale beeldvorming?

Hyperspectrale beeldvorming, eenvoudig gezegd, is een "twee-in-één" van "beeldvorming + spectroscopie".het registreert de volledige spectraalinformatie van elke pixel, van zichtbaar licht tot kortgolf-infrarood (400~1700 nm), waardoor een gewone foto wordt omgezet in een driedimensionale data kubus die beschikbaar is voor diepgaande analyse.

De in dit onderzoek gebruikte hyperspectrale scanner voor het zichtbaar-nabij-infrarood-korte-golf-infrarood werd speciaal ontworpen voor culturele relikwieën.en de verlichting is alleen geconcentreerd op een smal gebied, waardoor het schilderij vrijwel niet beschadigd raakt; zelfs wanneer het geconfronteerd wordt met gebogen houten panelen, kan een helder beeld worden gegarandeerd door middel van optische correctie.Het onderzoeksteam scande het hele schilderij in acht delen en hechtte ze nauwkeurig aan elkaar om ultragrote spectraaldata te verkrijgen., waarbij de volledige beeldscherm- en nul-doodhoekanalyse wordt bereikt en de beperkingen van de traditionele monsterneming in één punt volledig worden overwonnen.

II. Raphaels "onzichtbare scheppingen" zien

De grootste mogelijkheid van hyperspectrale beeldvorming is dat we onderliggende informatie onzichtbaar zien met het blote oog.Met behulp van algoritmen zoals Principal Component Analysis (PCA) en Minimum Noise Fraction (MNF) om spectrumgegevens te verwerken, "onzichtbare inhoud" binnen het frame verschijnt één voor één.

In de achtergrondhemel werd onverwachts ontdekt dat spectrale verwerking vroege landschappen bedekte: oorspronkelijk duidelijk omschreven bomen en vegetatie werden later door Raphael verzacht om te mengen in de blauwe hemel.,De vorm van de bergen veranderde ook van scherp naar afgerond.Deze sporen van modificatie in de middelste pigmentlagen zijn belangrijk bewijs dat moeilijk te vangen is met traditionele infrarood of röntgenstralen., waardoor het samenstellingsaanpassingsproces van de master rechtstreeks wordt hersteld.

De traditionele infraroodreflectografie kan alleen lijnen op koolstofbasis duidelijk zien.Terwijl hyperspectrale beeldvorming door het selecteren van optimale infraroodbanden en het synthetiseren van valse kleurenbeelden duidelijker fijnere ondertekening geeft: op de gezichten van de mannelijke personages en zware contouren op de wangen en lippen van de Maagd Maria, die voorheen volledig verborgen waren.Dit bewijst dat Raphaels ondertekening in meerdere fasen werd voltooid met verschillende materialen., waardoor het creatieve proces veel complexer is dan gedacht.

III. Hyperspectral + XRF breekt de rode pigmentcode

Hyperspectrale beeldvorming alleen kan pigmentcomponenten niet volledig bepalen; wanneer ze in combinatie met MA-XRF worden gebruikt, vormen ze een "moleculaire spectroscopie + elementaire analyse" gouden duo,Precies het kraken van de kern rode code van dit schilderij.

Onderzoekers gebruikten Spectral Angle Mapping (SAM) om het rood in drie soorten spectrale kenmerken te verdelen: twee soorten die overeenkomen met rode meren en een type die overeenkomt met vermillion.door kruisverwijzing van de elementenverdelingskaart uit röntgenfluorescentie: kwik (Hg) signalen verschenen alleen in de vermillion gebieden, kalium (K) signalen bevestigde de rode meren, en ijzer (Fe) was niet gerelateerd aan het rode, met uitzondering van ijzeroxide rood.

Uiteindelijk werd het bevestigd: Raphael gebruikte slechts twee rode materialen, vermilion en rood meer, en gebruikte drie technieken: eenlaagse dikte, meerlaagse beglazing,en een rood meer over vermillion om rijke lagen te creërenAlleen de hoofdpersoon, Grifonetto, gebruikte "vermilion base + red lake glazing" om zijn status te benadrukken.

IV. De toekomstige kerntechnologie van de bescherming van culturele relikwieën

Deze grensoverschrijdende samenwerking tussen technologie en kunst toont ten volle de unieke waarde van hyperspectrale beeldvorming bij de bescherming van culturele relikwieën: volledig niet-destructieve, diepgaande penetratie,globale analyse, en gegevensarchiefbaarheid.

Het vereist geen bemonstering en geen beschadiging van het schilderij om ondertekeningen, lagen, pigmenten en restauratie sporen te graven, en wordt een standaard hulpmiddel voor museumonderzoek, restauratie,en digitale bescherming.

Van onzichtbare ondertrekkingen tot bedekte composities en vervolgens tot precieze pigmentformules,hyperspectrale beeldvormingHet is niet alleen een geavanceerde technologie, maar een brug tussen kunstgeschiedenis en materiaalwetenschap.de bescherming en decodering van het kostbaarste cultureel erfgoed van de mensheid op de zachtste manier.