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高光譜成像技術(shù)因其無損高通量獲取圖譜合一數(shù)據(jù)的特性，近年來被廣泛用于文物保護(hù)和數(shù)字化研究，高光譜數(shù)據(jù)經(jīng)過進(jìn)一步的深度學(xué)習(xí)及統(tǒng)計(jì)算法分析能夠挖掘更多潛在信息，使文物保護(hù)工作變得更高效。

近日西北大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院與易科泰公司合作，利用手持式智能高光譜成像系統(tǒng)對一批古生物化石樣本進(jìn)行快速高光譜成像，擬用于該批文物的數(shù)字化、光譜數(shù)據(jù)庫建設(shè)以及后期論文創(chuàng)作。

左：小型恐龍化石； 右：古棱齒象牙化石

恐龍化石光譜成像初步分析

不同化石的光譜差異很大，同一化石上的不同部位由于土壤長期掩埋、微生物侵害或地面以上部位遭受風(fēng)化侵蝕等因素，其光譜也不盡相同，小型恐龍化石不同部位的光譜差異如下：

小型恐龍選取ROI部位（左）及不同部位光譜曲線（右）

接下來我們對恐龍化石采取高光譜降維分析的方法，將恐龍化石與背景土壤分離開，結(jié)果如下：

小型恐龍骨骼化石降維分析結(jié)果，左：灰度圖，右：假彩色合成圖

通過分析可知該化石頭部、左前腿上部及后腳掌受損嚴(yán)重，與土壤背景基本融合（深紅色），其余腿部骨骼保留較好（藍(lán)色），其他部位骨骼的磨損或受侵害程度差異較小。整體上觀察其光譜圖像變化趨勢一致，只是反射率大小存在差異，說明其成分一致，均為骨骼化石。

古棱齒象牙分析鑒定

我們選取古棱齒象牙化石的不同部位了解它們的光譜差異，如下：

古棱齒象牙化石選取ROI部位（左）及不同部位光譜曲線（右）

古棱齒象牙化石降維分析圖像，左：灰度圖，右：假彩色合成圖

通過不同位置的光譜曲線，可知象牙左下和右下端以及頭部呈現(xiàn)出古生物化石的光譜特點(diǎn)，波動較小，而象牙左上及右上端與固定象牙的金屬（contrast-metal）光譜特征相似，可知象牙上部分與金屬制品被歸為一類，與下半部分象牙成分有所差異，說明上部分的象牙損壞嚴(yán)重，極有可能是后期由人工材料拼接而成的。

實(shí)驗(yàn)表明SPECIM IQ可方便快速的觀測生物化石等古物的光譜信息，在文物領(lǐng)域，能夠提供非接觸無損探測技術(shù)手段，進(jìn)行文物的真假鑒定，還可為文物修復(fù)、文物數(shù)字化及數(shù)據(jù)庫建設(shè)提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。另外，高光譜成像技術(shù)目前正在結(jié)合三維激光測量技術(shù)、結(jié)構(gòu)光技術(shù)和近景攝影測量技術(shù)，助力中國文物數(shù)字化技術(shù)走在國際前列。

易科泰生態(tài)技術(shù)公司（北京）及易科泰光譜成像與無人機(jī)遙感研究中心（西安）提供文博考古領(lǐng)域全面高光譜成像解決方案。

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