太赫兹成像术解密17世纪画作

2017-12-27 来源:MEMS 我要评论(0) 字号:

研究人员通过新的成像技术,看到画作表面之下的情况,以深入了解画作所运用的手法,还能确定其可能存在的破损(佐治亚工学院)

佐治亚工学院(Georgia Tech)的几位研究人员应用太赫兹(terahertz)扫描仪和最先进的数字信号处理技术,已能够解密17世纪的画作。他们认为这是世界上首个对18世纪前画作进行分析的研究。

除了分析古代艺术作品,这种技术在检测皮肤癌、确保涡轮叶片合适的涂层粘合、测量汽车外漆厚度方面都有潜在应用前景。

研究人员通过新的成像技术,看到画作表面之下的情况,以深入了解画作所运用的手法,还能确定其可能存在的破损(佐治亚工学院)

“这一技术让我们以高辨析度地看到画作表面之下的情况,深入了解画作所运用的手法,还能确定其可能存在的破损,” 佐治亚工学院电气与计算机工程系客座教授Alexandre Locquet说,“这样,我们能够掌握之前艺术史学家所不知道的信息,为文物保护和修复提供辅助信息。”

研究小组从法国租来了《玛利亚祈祷》(Madonna in Preghiera),把它面朝下吊在一个门架装置上,保持其平摊著不会下垂。接着用一个太赫兹扫描仪对其约每200微米进行光栅式扫描。扫描仪发出的电磁波能穿过数个画层,通过收集从各层反射回来的信号,就在电脑中勾勒出了该画作的三维地图。

另一位研究员、佐治亚工学院电气与计算机工程系教授David Citrin介绍说:“我们所用的技术就像地震学在岩层研究的应用,地震学家发送脉冲声波,然后研究反弹回来的波形数据。这里类似的,我们发送频率约一太赫兹的电磁波,然后研究不同画层的情况。”

该研究中所用的信号分析算法,把画层的厚度从之前的100~150微米减小至仅20微米厚。18世纪以前作品的颜料层很薄,因此是研究的难点。

太赫兹波轻易能穿过好几个颜料层,不过会被导电颜料挡住,比如碳黑。它能弥补传统成像分析术的不足,如X光、核磁共振、光学成像。

这一团队接下来计划分析一幅12世纪的木版画。那将更加困难,因为其颜料层非常薄,而且木板表面有破损。

除了分析画作,这个研究小组还:

(1)扫描了一枚被厚厚的氧化层覆盖的冬罗马帝国硬币;
(2)尝试读取同样有着很厚氧化层的一个中世纪葬礼十字架上的铭文;
(3)和香港的一个团队合作分析皮肤层次以检测皮肤癌;
(4)与又一个团队合作研究复合材料破损测量。

“太赫兹成像仍是一个新兴的领域,其最佳用途还有待开发。我们希望致力于这方面的研究,很高兴能把理工学应用于人文研究。”研究员Alexandre Locquet说。

这份研究11月8日发表在《自然科学》(Scientific Reports)期刊上。

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