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发表于 2017-12-26 14:05:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
太赫兹技术揭开17世纪艺术作品的秘密
作者:佐治亚理工学院   版权:转载   来源:“无损检测NDT”微信公众号   分类:其他
[导读] 由于21世纪无损检测技术和信号处理技术的飞速发展与进步,使得17世纪艺术作品中隐藏的秘密现在被很容易地揭开了。
美国佐治亚理工学院的David Citrin教授正在向人们展示一种利用太赫兹成像技术对17世纪的艺术油画形成的图像;图片来源:佐治亚理工学院

利用现代化的太赫兹高速反射扫描仪和先进的信号处理技术,来自美国佐治亚理工学院(Georgia Institute of Technology,简称Georgia Tech)的研究人员正在透过颜料层来观察以前的艺术家们是如何准备画布、涂上底漆,并通过层层叠叠的油漆来完成他们的杰作。

研究人员使用了太赫兹扫描仪和一种主要为石油勘探而开发的处理技术最终获得了艺术作品的图像。该图像为人们提供了一个独特的视角来观察三百年前艺术家的作品。这种太赫兹反射技术所生成的细节水平,可以帮助艺术品管理员对以前的绘画作品进行修复,找出一些潜在的损伤,并协助鉴定古老作品的真伪等。这项研究成果已经发表在2017年11月的《Scientific Reports》杂志上。

来自佐治亚理工学院电气与计算机工程学院的客座教授,同时还是位于法国梅茨的佐治亚理工学院国际实验室的研究员Alexandre Locquet说道:“这项技术使得我们能够以更高的分辨率查看绘画作品表面下的内容,深入评估该绘画使用了何种技术,并确定其中可能存在的缺陷以及损坏等。通过这些,我们可以得到历史学家以前难以了解的一些信息,从而提供更多可能有助于这些旧作的保存和修复等相关的有益信息。”

研究人员从法国Metz Métropole的Cour d'Or博物馆借来了名画《Madonna in Preghiera》。首先,将艺术品面朝下放置在支撑画布的固定装置上,使其平摊开来而不至于下垂。接着,使用一款商业化的太赫兹光谱扫描仪,通过太赫兹辐射脉冲大约每200微米对作品进行一次扫描。该扫描仪中有一个电磁波发生器,它发出的信号能够有效穿透作品的连续层。当扫描仪以类似于创建电视图像的光栅图案移动时,部分光线会从涂料上反射回来,从而产生来自每层涂料的信号。
法国Metz Métropole的Cour d'Or博物馆的画作《Madonna in Preghiera》;图片来源:Alexandre Locquet

随后,研究人员使用一种被称为基于稀疏时域反卷积的信号处理技术来对数据进行处理,主要是将每层反射的信号分开来重建三维图像。最终,画布的支撑物、地面、底纹、底漆、绘画层和清漆层,以及以前难以知道的清漆修复等信息都被成功挖掘出来了。

佐治亚理工学院电气与计算机工程学院的David Citrin教授说:“我们的技术类似于地震学中可以用来识别地下不同岩石层的研究方法。在那种情况下,地震学家会通过发出一个声波脉冲,然后测量所产生的回波信息(这是一种被称为地层学的科学研究),以类似的方式,我们使用频率大约为1太赫兹的电磁辐射脉冲,然后观察艺术作品中各层的反射情况。”

通过先进的信号处理技术,研究人员从原来可能只能识别100~150微米厚的涂层,到现在可以区分小至20微米厚的涂层。

Citrin表示,研究18世纪以前完成的绘画作品一直是具有挑战性的课题,因为画作的油漆层一般都很薄,人们一直无法解决区分每种单一颜料的问题。这真的很重要,因为多年来人们对测试得到的原始数据还是无能为力,如果不对这些数据信号进行处理,人们真的难以看到更多的东西。而现在,将太赫兹信号与先进信号处理技术结合起来,才能真正地发挥作用。

太赫兹辐射,也被称为亚毫米波辐射,其以极高的频率工作。尽管太赫兹辐射会被碳黑等导电颜料阻挡,但它还是可以很轻易地穿透油漆层。此外,太赫兹成像技术还可以弥补传统检测技术,如X射线、核磁共振成像和光学成像等的一些不足。


利用太赫兹成像技术对《Madonna in Preghiera》画作进行的扫描成像;图片来源:David Citrin

该研究团队同时还研究了其他一些绘画作品,并计划对部分12世纪的木板画进行太赫兹成像分析。这项工作将是非常具有挑战性的,因为木版画的油漆层非常薄,而且木材表面非常容易损坏。Citrin认为,这项研究首次实现了对18世纪以前的艺术作品检测出单独的油漆层。

“不同的技术可以提供不同的信息,这些信息可能为艺术品管理人员和历史学家提供巨大的帮助”,Citrin说道:“太赫兹技术给了我们相对快速和廉价地对大型物体进行成像的综合能力。而且我们已经证明,从中提取有用的信息并不是很困难。”

除画作之外,该研究小组还透过厚厚的氧化层对拜占庭硬币进行了成像分析,并试图利用该技术去观察一个同样被氧化层遮蔽的中世纪铅制十字架上的题字。他们还与香港的一个研究小组合作,利用这项技术来检测/鉴定皮肤癌的皮肤层数,并与另一个测量复合材料损伤的小组合作对复合材料进行了研究。

Locquet说:“太赫兹成像技术仍然是一个新兴领域,人们必须为其找到最好的应用方向。我们希望能为此做出贡献,并乐于应用科学和工程来支持人文科学的研究。”


来源:佐治亚理工学院
译自:phys.org
译者:Vince
转载自:“无损检测NDT”微信公众号



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发表于 2018-1-11 23:41:56 | 显示全部楼层
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