Hyperspectral Reflectance Imaging hyperkubussen nemen opmerkelijke informatie op in een grote hoeveelheid gegevens. Daarom is de vraag naar geautomatiseerde protocollen om de datasets te beheren en te bestuderen breed gerechtvaardigd. De combinatie van Spectral Angle Mapper, datamanipulatie en een door de gebruiker instelbare analysemethode vormt een belangrijke wending voor het verkennen van de experimentele resultaten.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Hyperspectrale reflectie beeldvorming toepassen om de paletten en de technieken van schilders te onderzoeken
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Reflectance Spectroscopy (RS) en Fiber Optics Reflectance Spectroscopy (FORS) zijn gevestigde technieken voor het onderzoeken van kunstwerken met bijzondere aandacht voor schilderijen. De meeste moderne musea stellen draagbare apparatuur ter beschikking van hun onderzoeksgroepen die, samen met de intrinsieke non-invasiviteit van RS en FORS, de in situ collectie van reflectiespectra van het oppervlak van artefacten mogelijk maakt. De vergelijking, uitgevoerd door experts in pigmenten en schildermaterialen, van de experimentele gegevens met databases van referentiespectra drijft de karakterisering van de paletten en van de technieken die door de kunstenaars worden gebruikt. Deze aanpak vereist echter specifieke vaardigheden en het is tijdrovend, vooral als het aantal te onderzoeken spectra groot wordt, zoals het geval is bij Hyperspectral Reflectance Imaging (HRI) datasets. De HRI-experimentele opstellingen zijn multidimensionale camera's die de spectrale informatie, gegeven door de reflectiespectra, associëren met de ruimtelijke lokalisatie van de spectra over het geverfde oppervlak. De resulterende datasets zijn 3D-kubussen (hyperkubussen of datakubussen genoemd) waarbij de eerste twee dimensies het spectrum over het schilderij lokaliseren en de derde het spectrum zelf is (d.w.z. de reflectie van dat punt van het geverfde oppervlak versus de golflengte in het operatieve bereik van de detector). Het vermogen van de detector om tegelijkertijd een groot aantal spectra te verzamelen (meestal veel meer dan 10.000 voor elke hyperkubus) maakt de HRI-datasets grote reservoirs van informatie en rechtvaardigt de noodzaak van de ontwikkeling van robuuste en mogelijk geautomatiseerde protocollen om de gegevens te analyseren. Na de beschrijving van de procedure die is ontworpen voor de gegevensverzameling, presenteren we een analysemethode die systematisch het potentieel van de hyperkubussen benut. Gebaseerd op Spectral Angle Mapper (SAM) en op de manipulatie van de verzamelde spectra, verwerkt en analyseert het algoritme duizenden spectra terwijl het tegelijkertijd de gebruiker ondersteunt om de kenmerken van de onderzochte monsters te onthullen. De kracht van de aanpak wordt geïllustreerd door het toe te passen op Quarto Stato, het iconische meesterwerk van Giuseppe Pellizza da Volpedo, gehouden in het Museo del Novecento in Milaan (Italië).
Inleiding
Reflectance Spectroscopy (RS) en Fiber Optics Reflectance Spectroscopy (FORS) zijn gebaseerd op de detectie van het licht dat wordt gereflecteerd door oppervlakken die eenmaal zijn verlicht door een lichtbron, meestal een wolfraam-halogeenlamp. De output van het acquisitiesysteem wordt gevormd door spectra waarbij de reflectie wordt bewaakt als functie van de golflengte in een bereik dat afhankelijk is van de kenmerken van de gebruikte experimentele opstelling1,2,3. Geïntroduceerd in de afgelopen vier decennia4,5, wor....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
1. Stel de ruimtelijke resolutie van de hyperkubussen in
- Voer een voorlopige inspectie uit van het geschilderde oppervlak (figuur 1) ondersteund door kunstexperts om de belangrijkste kenmerken van het schilderij te identificeren.
- Herken de picturale technieken die door de kunstenaar zijn gebruikt om het schilderij te maken.
- Identificeer de verschillende penseelstreken van verf op het canvas.
- Schat, kwalitatief, de kenmerken van de penseelstreken met bijzondere aandacht voor hun grootte.
- Boots de picturale techniek na die door de kunstenaar wordt gebruikt door ad-hoc te....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
Het voorgestelde protocol biedt een reeks interessante functies voor het beheer en de analyse van HRI-gegevens. De I/O (stap 3.1) van de ruwe gegevens is altijd het eerste probleem dat moet worden opgelost voordat een analysemethode wordt toegepast en het kan een kritiek probleem worden bij het omgaan met grote hoeveelheden gegevens. In het onderhavige geval is de enige taak met betrekking tot de onbewerkte gegevens het opslaan van de experimentele resultaten in een speciale map en deze te selecteren door op de harde sch.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
Hyperspectrale reflectie imaging datasets zijn grote reservoirs van informatie; daarom is de ontwikkeling van robuuste en mogelijk geautomatiseerde protocollen om de gegevens te analyseren een belangrijke wending om hun potentieel te benutten15,17. Het voorgestelde algoritme beantwoordt aan deze behoefte op het gebied van cultureel erfgoed met bijzondere aandacht voor de karakterisering van de pigmenten van schilderijen. Op basis van SAM20,21
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dankbetuigingen
Dit onderzoek werd gefinancierd door Regione Lombardia in het kader van het Project MOBARTECH: una piattaforma mobile tecnologica, interattiva e partecipata per lo studio, la conservazione e la valorizzazione di beni storico-artistici - Call Accordi per la Ricerca e l'Innovazione.
De auteurs zijn het personeel van Museo del Novecento dankbaar voor de ondersteuning tijdens de in situ experimentele sessies en de Associazione Pellizza da Volpedo voor de toegang tot Studio Museo.
....Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| ImageJ/Fiji | Specim (Oulo, Finland) | N/A | Draagbare reflectie hyperspectrale camera gebruikt om de hypercubes te verwerven |
| MATLAB 2019b | StellarNet Inc (Tampa, Florida, USA) | N/A | Draagbare reflectiespectrometer gebruikt om onafhankelijke reflectiespectra te verkrijgen |
| Specim IQ Hyperspectral Camera | National Institutes of Health (Bethesda, Maryland, USA) | N/A | Open source Java beeldverwerkingsprogramma |
| StellarNet BLUE-wave Miniature Spectrometer | MathWorks (Natick, Massachusetts, USA) | N/A | Programmeertaal en numerieke computing omgeving |
Referenties
- Picollo, M., et al. Fiber Optics Reflectance Spectroscopy: a non-destructive technique for the analysis of works of art. Optical Sensors and Microsystems. , Springer. 259-265 (2002).
- Bacci, M., et al. Non-destructive spectroscopic investigations on paintings using optical fibers. MRS....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
