西安建大王慧琴教授联合创新团队运用数字技术助力文化遗产保护
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西安城墙和平门外侧，游人如织。在环城公园里的一块开阔地带，西安建筑科技大学王慧琴教授团队的师生正操控着无人机，按照预先划分好的区块，给城墙密密实实的做“体检”。这项工作他们已经持续了好几个月。这些数以千计的影像资料数据库，将为后期城墙病害的预防和处置提供重要依据。
随着大数据、5G、虚拟现实、人工智能等前沿技术的飞速发展，文化遗产保护工作正迎来前所未有的创新机遇。西安建筑科技大学王慧琴教授联合陕西省文物保护研究院王展研究馆员组成的创新团队运用数字技术助力文化遗产保护，成功将光学成像、计算机人工智能等多学科方法融合应用于文物科技保护，为传统文物和文化遗产的保护注入了新的活力。
该技术团队2023年在天津蓟州独乐寺壁画保护修复项目中已取得了显著成果。独乐寺壁画作为拥有千年历史的艺术瑰宝，长期面临着色彩褪色、细节模糊等保护难题。面对这一挑战，王慧琴团队利用多光谱成像技术，成功实现了对壁画颜料种类、病害情况以及隐藏历史信息的精确识别，为壁画的保护和修复提供了科学依据。
“独乐寺壁画规模宏大，图案复杂，其保护修复工作难度极大。”团队成员王可表示。为了将这一珍贵壁画完整地数字化并“搬”进电脑中，团队设计了一套详尽的数字摄影采集方案，并运用多光谱成像设备进行了高精度拍摄。通过图像配准技术和深度算法，解决了上千幅分镜头成像数据的拼接问题，实现了大尺度壁画的高精度数字化。
图 壁画多光谱成像场景
在数据采集过程中，团队面临了诸多挑战。由于独乐寺现场环境条件的限制，多光谱成像数据的采集难度增加。为了获取高分辨率的壁画图像，团队只能以牺牲宽视角为代价，分多个镜头采集序列光谱图像。经过一个月的努力，团队成功拍摄了上千个分镜头，完成了壁画的全景多光谱图像拼接。
图 独乐寺东墙原始壁画
图 独乐寺东墙壁画分镜头
图 独乐寺东墙壁画红外多光谱成像数据
在壁画多光谱图像数据的完整性得到保障的基础上，团队进一步开展了文物线稿提取、隐藏信息发现等研究工作。通过多光谱成像技术，团队成功完成了线稿虚拟提取并获取了壁画颜料在不同波段下的光谱信息。这些信息不仅揭示了中国古代壁画绘画技法风格，还快速识别出了部分古代彩绘文物常用颜料，为独乐寺壁画及观音保护修复工程提供了有力支持。
图 壁画多光谱成像场景
王慧琴教授团队在文物检测分析、保护修复等方面成效显著。团队联合中国社科院考古所、陕西省文物保护研究院等专业单位，编写了《馆藏墓室壁画数字修复技术》等著作，并申请了20余项专利。同时，团队还参与了多项国家级文物保护项目，如汉长安城未央宫出土骨签的整理与研究、石窟文物本体风化病害评估系统及保护技术研究等，为文物保护提供了重要的科学依据。
“未来，团队还将在文物智能探测与无人巡检方向开展研究。我们希望通过数字科技的应用，逐步实现文物的多维、多元信息组织、知识发现与认知驱动，最终完成数字化保护从同平台到多平台技术的跨越，提升国家文物保护、展示与利用的重大需求。”王慧琴教授说。（通讯员 雷茜 ）
