2017年发表论文回顾
2017年悄然离我们而去，回顾过去的一年，北京建筑大学测绘学院遗产数字化与虚拟修复研究组的成员们共发表论文9篇，涉及隐含信息提取、混合颜料解混、颜料识别、文物三维模型、文物形态监测等多个方向。
01 Extracting faded mural patterns based on the combination of spatial-spectral feature of hyperspectral image
02 高光谱成像技术在彩绘文物分析中的研究综述
03 基于高光谱影像分类线性回归的古画污渍虚拟恢复
04 基于众数的比值导数法在混合颜料解混中的研究
05 基于光谱吸收特征分析的彩绘文物颜料识别研究
06 高光谱技术在书画检测中的应用研究—以王震《三秋图》为例
07 文物三维模型研究及其在应用中面临的问题
08 基于三维激光扫描技术的出水文物形态监测
09 壁画照片采集的分区块方法研究
01
Extracting faded mural patterns based on the combination of spatial-spectral feature of hyperspectral image
作者：潘宁，侯妙乐，吕书强 ，胡云岗，赵学胜，马清林，李松年，Ahmed Shaker
论文亮点：
• 通过高光谱技术使得褪色的古墓壁画产生视觉增强效果；
• 提出了一种从壁画的高光谱图像中提取褪色部分特征的方法。
内容介绍：
与其他壁画相比，古墓壁画很少受到自然风化、细菌侵蚀和人为损坏等严重破坏。传统的识别方法费时费力，并且被局限在可见光范围内，对专家的经验具有很强的依赖性。这就需要采用新的方法来对壁画遗址进行保护，对文物进行保护和修复。高光谱成像可以获取光谱范围从可见光到近红外光的图片，这使得逐渐消失的墓室壁画有了视觉增强的效果。本文以中国典型唐代墓的叶状壁画为例，通过对敏感波段进行归一化处理，突出显示叶片形状，并在图像空间上使用密度分割和掩膜来提取图案。结果表明，该方法可以对目标区域进行简单、有效的提取。
图1 经过归一化处理后的叶子图案区域的图像a与原始图像中最清晰波段的图像b相比更加清晰
完整论文信息：
Pan N, Hou M, Lv S, et al. Extracting faded mural patterns based on the combination of spatial-spectral feature of hyperspectral image[J]. Journal of Cultural Heritage, 2017.
02
高光谱成像技术在彩绘文物分析中的研究综述
作者：侯妙乐，潘宁，马清林，何海平，吕书强，胡云岗
论文亮点：
• 分析了高光谱成像技术相比于其他彩绘文物研究方法的独特优势；
• 根据高光谱成像技术在彩绘文物中的相关研究成果，总结归纳出数据处理的四种方法；
• 总结了高光谱成像技术在彩绘文物研究中的主要处理流程、技术方法及应用范围。
内容介绍：
彩绘文物是文化遗产研究的重要内容之一。高光谱成像技术可以在非接触、无样本的条件下对彩绘文物进行无损研究，既可以获得彩绘文物的整体形貌特征，还可以深入分析彩绘文物的光谱特征。通过对高光谱成像技术在彩绘文物中的相关研究成果进行总结归纳，其数据处理方法主要包括高光谱数据降维、光谱特征参量化、光谱解混以及分类方法，分别描述了这四类处理方法的主要功能、常用方法和已有案例。从具体应用方向上，可归纳为视觉增强、隐含信息挖掘、保护监测和颜料分析。高光谱成像技术以“图谱合一”的方式弥补了单纯的光谱分析和可见光图像处理的不足。
图1 基于高光谱数据的彩绘文物分析流程及应用
图2 高光谱影像MNF变换前后对比图
（a）：变换前；（b）变换后
图3 高光谱影像SAM分类结果对比图
（a）：原始影像；（b）树叶信息提取图
完整论文信息：
侯妙乐, 潘宁, 马清林,等. 高光谱成像技术在彩绘文物分析中的研究综述[J]. 光谱学与光谱分析, 2017, 37(6):1852-1860.
03
基于高光谱影像分类线性回归的古画污渍虚拟恢复
作者：周平平，侯妙乐，赵学胜，吕书强，胡云岗，张学东，赵恒谦
论文亮点：
• 提出了一种基于分类线性回归的污渍虚拟修复方法；
• 有效地提取了被油渍遮挡的隐含信息，并一定程度地恢复了画作原貌。
内容介绍：
污渍是古画中最常见的病害之一，识别并虚拟修复古画污渍是对古画进行科学修复的关键。本文提出了一种基于高光谱影像分类线性回归的虚拟修复方法。首先利用人工神经网络对受污渍影响较小的波段进行分类，获取油渍区域被遮挡的信息，然后通过建立分类线性回归方程，利用受油渍影响较小的波段去校正受油渍影响较大的真彩色显示波段，在尽量地保持了古画原有色彩的基础上，有效地提取了被油渍遮挡的隐含信息，并一定程度地恢复了画作原貌。
图1 修复前后对比图
完整论文信息：
周平平, 侯妙乐, 赵学胜,等. 基于高光谱影像分类线性回归的古画污渍虚拟恢复[J]. 地理信息世界, 2017, 24(3):113-118.
04
基于众数的比值导数法在混合颜料解混中的研究
作者：吕书强，尹琴丽，侯妙乐
论文亮点：
• 提出基于众数的比值导数法；
• 为文物修复过程中的全色提供了一个大概的丰度区间，缩小了试色范围，有助于提高修复工作效率。
内容介绍：
混合颜料比例的确定一直是文物精确修复的难点。传统的文物色彩修复是在基于经验不断试色的过程，效率不高。本文在原有比值导数法的基础上，通过改进特征波段的选取方法，提出基于众数的比值导数光谱法进行光谱解混，并利用模拟数据与真实数据进行检验。结果表明，该方法能够缩小修复过程中试色的范围，提高解混精度，在文物混合颜料识别分析中有很大的应用潜力。
图1 颜料样本
图2 实测颜料光谱
完整论文信息：
吕书强, 尹琴丽, 侯妙乐,等. 基于众数的比值导数法在混合颜料解混中的研究[J]. 光散射学报, 2017, 29(3):261-265.
05
基于光谱吸收特征分析的彩绘文物颜料识别研究
作者：张陈峰，胡云岗，侯妙乐，吕书强，张学东
论文亮点：
• 提出光谱吸收特征及其参数分析可以有效提高颜料鉴别的准确率；
• 提出了改进的光谱吸收特征拟合算法，充分发挥光谱吸收特征，避免了全波段参与相似度计算时会忽略光谱特征的缺点。
内容介绍：
高光谱成像技术作为一种无损高效的检测方法，对于彩绘文物颜料的鉴别具有重要意义。由于全波段参与光谱相似度计算会造成数据的冗余，没有充分利用光谱的细微特征。为此，本文首先对文物颜料光谱吸收特征进行参量化分析，并通过改进的光谱吸收特征拟合算法与标准光谱进行匹配识别，从而得到识别结果。本文将地面成像光谱仪获取的古代壁画真迹作为研宄对象，使用该方法对其颜料进行了识别实验。
图1 光谱吸收谷
表1 吸收特征参数表
完整论文信息：
张陈峰, 胡云岗, 侯妙乐,等. 基于光谱吸收特征分析的彩绘文物颜料识别研究[J]. 地理信息世界, 2017, 24(3):119-123.
06
高光谱技术在书画检测中的应用研究—以王震《三秋图》为例
作者：武望婷，谭丽，侯妙乐，吕书强，彭淼淼
论文亮点：
• 利用高光谱成像技术对一幅书画进行颜料识别、病害提取和隐含信息挖掘；
• 结合拉曼光谱和荧光光谱，验证了高光谱技术是书画检测的一种有效方法。
内容介绍：
本文主要利用高光谱成像技术对王震《三秋图》进行处理，结合主成分分析和光谱角填图算法，对其进行图像增强与特征提取，实现了书画隐含信息的挖掘。对画心的五种颜料进行处理，结合拉曼和XRF测试结果，分析得出了红色、黑色、黄色和蓝色颜料的主要成分分别是朱砂、炭黑、雄黄以及群青；并对画的主要病害，即水渍进行了统计和波谱分析；对画面中裸眼不易分辨的地方采用图像增强处理，得到了较好的视觉增强效果。充分发挥了高光谱成像技术在书画作品研究分析中的优势，也为书画作品的真伪鉴定提供了科学依据。
图1 画心五种颜料光谱曲线及匹配结果
图2 污渍区域隐含信息提取对比图
完整论文信息：
武望婷, 谭丽, 侯妙乐,等. 高光谱技术在书画检测中的应用研究—以王震《三秋图》为例[J]. 地理信息世界, 2017, 24(3):101-106.
07
文物三维模型研究及其在应用中面临的问题
作者：侯妙乐，姜利利，胡云岗
论文亮点：
• 以实际工程为例，总结归纳了文物三维模型的五个特点；
• 分析了文物三维模型在使用中面临的四个重点问题。
内容介绍：
三维信息留取技术的出现为文物数字化提供了新方法，在文物保护中发挥着越来越重要的作用。文章首先论述了文物三维模型的作用；然后从文物保护需求出发，以实际工程为例，重点分析了文物三维模型的自身特点及其在实际应用中面临的问题；最后指出，文物三维模型未来的发展与应用还将继续以数字化留取、病害检测、虚拟修复、变形监测、三维展示及三维力学分析等应用为主，兼容高精度、快速度及低价位的数据采集设备的研制，对促进文物三维模型的广泛应用意义重大。同时，信息安全技术集成也是促进文物三维模型在文物保护中的数据共享的重要研究方向之一。
图1 千手观音造像正射影像图（2008年制）
图2 大足石刻千手观音典型金箔病害展示
完整论文信息：
侯妙乐,姜利利,胡云岗.文物三维模型研究及其在应用中面临的问题[J].遗产与保护研究,2017,2(01):82-88.
08
基于三维激光扫描技术的出水文物形态监测
作者：黄兵，胡云岗，侯妙乐
论文亮点：
• 使用三维激光扫描技术针对出水文物进行变形监测，结果表明其精度可靠；
• 将变形监测数据进行对比，满足了精巧细致文物形变监测的要求。
内容介绍：
近年来，三维激光扫描技术得到快速发展，在文物的形态监测领域的应用逐步深入。针对出水木质碎片体量小、材质易碎易破、自身形状不规则及出水后所处环境的骤变对其形态影响的方向、层级不易确定等问题，通过使用便携式关节臂三坐标测量机，对木质碎块不同时相的点云数据进行采集、精细三维建模、三维基准点确立、模型比较分析，探讨了三维激光扫描技术在出水船体木质文物形态监测中的应用。实验结果表明，以此提取不同时相木质碎块在相同位置的点、线、整变形，精度可靠，可以为精巧细致文物的形态监测提供技术依据。
图1 形态监测技术路线
图2 两时相单点和整数据比较
图3 纵横向剖面线偏差图
完整论文信息：
黄兵,胡云岗,侯妙乐.基于三维激光扫描技术的出水文物形态监测[J].北京建筑大学学报,2017,33(01):43-48.
09
壁画照片采集的分区块方法研究
作者：华巍，胡云岗，侯妙乐，张学东
论文亮点：
• 总结出一套“分区块”的照片采集方法；
• 提出的改进方法提高了照片采集的质量和效率。
内容介绍：
壁画的数字照片采集是壁画数字化保护的基础工作。由于壁画所处地质环境、光线、场地大小等因素的限制，壁画数字照片的采集往往会出现单张照片形变过大、照片曝光度不足或者过度曝光、照片残影、相邻区块照片的重叠度不足、照片色彩与实际文物偏差过大、照片分辨率不足等问题。前期数据采集的不合格，会使得文物数字化资料严重失实。本文针对现今壁画数字化前期数码照片采集中出现的问题，进行了深入研究，并对出现的问题提出了解决方案，总结出了一套对于壁画文物数字化照片采集的“分区块”照片采集新方法。该方法整体流程如图1所示，从壁画照片采集前的准备、采集的过程，以及采集完毕后对数据的检查、后期处理和应用方面进行了改进。对提高壁画数字化照片采集的质量、效率方面有着显著的作用。实验以北京某寺庙壁画数字化照片采集为例，使用本文提出的“分区块”壁画采集方法，有效消除了壁画照片残影、画面畸变、分辨率不足、色彩失真等问题。实验结果表明，本文提出的“分区块”壁画采集方法是一种行之有效的实用方法。
图1 壁画照片采集流程
完整论文信息：
华巍, 胡云岗, 侯妙乐,等. 壁画照片采集的分区块方法研究[J]. 地理信息世界, 2017, 24(3):107-112.
沉思回顾，是为了朝着更好的方向前进！愿120的小伙伴们在新的一年交出更漂亮的成绩单！假期好好休息，2018继续元气满满！ヾ(๑❛▿◠๑)
