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고대 벽화에 사용된 안료는 대부분 광물과 식물 재료에서 비롯된 것으로 재료 체계가 복잡하다. 같은 시각적 색채는 서로 다른 물질이나 여러 종류의 안료가 공동으로 형성되기 때문에 육안이나 일반적인 영상 수단만으로는 그 진실한 구성을 정확하게 판단하기 어렵다.문물 연구와 보호 업무가 깊어짐에 따라 어떻게 문물 본체를 접촉하지 않고 파괴하지 않는 전제하에 더욱 객관적이고 계량화 가능한 안료 정보를 얻을 수 있는지가 관건적인 수요가 되었다.

높은 스펙트럼 영상은 벽화 표면의 연속 주파수 대역 범위 내의 스펙트럼 반사 특징을 채집하여 서로 다른 안료가 스펙트럼 차원에서의 차이를 뚜렷하게 나타낼 수 있도록 한다.고스펙트럼 데이터는 색상 정보만 기록하는 전통적인 영상 방식보다 재료 속성과 안료 조합 상태를 더욱 사실적으로 반영하여 벽화 안료 분석 및 분포 연구에 신뢰할 수 있는 데이터 기반을 제공할 수 있다.

테스트 원리 및 방법

본고는 운강연구원 소장 청대 벽화를 연구 대상으로 삼아 높은 스펙트럼 원격 감지를 이용하여 벽화의 안료 분포를 탐색하고 주로 안료 풍도 반연법을 사용한다.

문물 표면 안료 분석에서 중요한 방향은 안료의 스펙트럼 혼합이다. 스펙트럼 혼합을 통해 채색 문물 표면 안료의 구성과 비율을 얻을 수 있다.유물의 높은 스펙트럼 이미지에서 순수 안료의 스펙트럼은 엔드 요소로 간주 될 수 있으며 각 픽셀은 여러 순수 안료 스펙트럼의 혼합으로 묘사 될 수 있습니다.

전체 구속 최소 2 곱하기

(빠른 제한된 최소 사각형, FCLS)

혼합 해제 방법 중 가장 & 경 & 전의 선형 혼합 해제 방법 중 하나로 안료의 풍도 정보를 빠르게 얻을 수 있다.안료 스펙트럼의 블렌드 모델을 선형 블렌드로 가정하고 블렌드 모델 표현식은 다음과 같습니다.

여기서 xn은 하이 스펙트럼 이미지의 n번째 픽셀의 반사 스펙트럼입니다.P는 엔드 수량입니다.mp는 p번째 단원의 단원 스펙트럼 벡터입니다.anp는 n번째 픽셀의 p번째 단원의 풍도입니다.εn은 노이즈입니다.

벽화 표면 안료에 대해 풍도 반연을 한 후, 스펙트럼 매칭 기술을 빌어 안료 식별 작업을 전개하는데, 첫 번째 단계는 실험실 표준 스펙트럼 라이브러리를 구축하고, 그 후 측정할 안료의 반사 스펙트럼을 이 표준 스펙트럼 라이브러리와 대조하여 매칭하고, 측정할 스펙트럼과 유사도가 가장 높은 안료 스펙트럼을 선별하여 최종 안료 식별 결과로 삼는 것이다.스펙트럼 일치에 일반적으로 사용되는 핵심 방법으로는 스펙트럼 각도 작성법(Spectral Angle Mapping, SAM)과 스펙트럼 특성 적법(Spectral Feature Fitting, SFF)이 있습니다.이 중 SAM 방법은 미지의 스펙트럼과 참조 스펙트럼에 대응하는 벡터 사이의 협각 크기를 계산하여 양자의 유사성을 판단하는데, 협각 수치가 작을수록 두 스펙트럼의 유사도가 높다는 것을 나타낸다;SFF는 스펙트럼 흡수 특징을 기반으로 매칭하는 원격 탐지 분류 기술로, 매칭을 실시하기 전에 매칭 스펙트럼과 참조 스펙트럼에 대해 포락선 제거 예처리를 한 후 최소 2승법을 활용하여 포락선 제거를 거친 후 매칭 대기 스펙트럼과 참조 스펙트럼 곡선에 대해 의합 연산을 해야 한다.

결과 분석

YGC-GD-1은 옅은 빨간색이고 오렌지색 색조를 띠고 있으며 스펙트럼 곡선이 먼저 높아졌다가 내려가 700nm 부근에서 최고치에 이른다.스펙트럼을 매칭한 후, 그것과 가장 비슷한 안료 스펙트럼은 연단, 토홍, 자갈인데, 그 중 연단이 가장 비슷하다.

YGC-GD-2는 짙은 붉은색으로서 그 스펙트럼곡선은 600~1000nm 사이에 뚜렷한 파봉과 파곡이 존재하는데 스펙트럼을 매칭한후 그와 비슷한 안료스펙트럼은 황토, 토홍이고 그들의 성분은 모두 Fe2 O3이다.

YGC-GD-3 색상은 연한 노란색입니다.스펙트럼 곡선은 750nm 부근에 파봉이 존재한다.스펙트럼을 일치시킨 후, 그와 비슷한 안료 스펙트럼은 암황색, 석황색, 토황색이다.그 중 토황이 가장 비슷한데, 그것들은 750nm 부근에 모두 비교적 작은 파봉이 존재한다.

결론

안료식별에서 고스펙트럼기술을 리용하면 무손상으로 안료분포상황을 탐측할수 있으며 기타 검측분석수단과 결부하여 안료종류를 정확하게 감별할수 있어 비교적 큰 응용가치와 잠재력을 갖고있다.

참조 문서:

높은 스펙트럼 원격 감지를 바탕으로 한 소장 청대 벽화 표면 안료 분석 - 을 예로 들다.

곽정1, 왕우2, 3, 범소1, 여서강?2,3

(1.운강연구원, 산서 대동 037007; 2.베이징건축대학 측량과 도시공간정보학원, 베이징 102616;

3.건축 유산 정밀 재구성 및 건강 모니터링 베이징시 중점 실험실, 베이징 102616)

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