[发明专利]一种顾及吸收特征的光谱分段矿物颜料识别方法

说明书

本发明公开了一种顾及吸收特征的光谱分段矿物颜料识别方法，建立标准颜料的光谱库，并充分利用颜料光谱的离子、官能团吸收特征，将标准光谱和待测光谱划分特征区间以去除对区分光谱类型贡献不大的波段，再根据各区间内光谱的不同形状分别使用不同的光谱识别方法逐区间进行相似度计算，以保证不遗漏细微的光谱特征，最后汇总分析各区间的相似度结果，将与对应区间相似度最高的颜料类型作为最终的颜料光谱识别结果。在顾及离子及官能团吸收特征的情况下对颜料光谱进行分区间识别，有利于提升颜料光谱识别的精准性和可靠性。

技术领域

本发明涉及光谱识别技术领域，更具体的说是涉及一种顾及离子及官能团吸收特征的光谱分段矿物颜料识别方法。

背景技术

目前，随着国家对文化遗产的重视程度逐渐增加，对文物的保护也迫在眉睫。因此，利用现代科技手段留取文物表面信息实现文化遗产的保护与传承是文物修复领域的重要发展趋势。彩绘文物是指通过胶结材料的黏合作用使颜料附着于载体材料上的文物，主要包括壁画、字画、彩绘陶器、彩绘泥塑、古建油饰彩画等，其存世数量较多，约占文物总量的三分之一。由于存世年代久远，壁画、字画等彩绘文物表面的颜色会出现不同程度的脱落或画面缺失等情况，这就需要对色彩进行修复。然而，人眼观察到的壁画、字画表面的颜色，通常是由不同种类、不同比例的颜料巧妙搭配绘制而成的，因此，对壁画、字画表面的混合颜料进行识别将为后续保护修复工作的科学进行提供重要保障。

许多现代分析技术可以提供彩绘表面材料的基本信息，包括它们的颜料组成。例如，Bacci等人使用光纤傅里叶变换红外反射光谱仪(FT-IR)获取两种颜料的反射光谱，并且通过PCA和马氏距离来处理光谱数据。由于他们选择的两种颜料在中红外范围内具有不同的光谱特征，其主要目的是区分胶结介质和预备层的材料，然而该方法对未知颜料鉴定的适用性还需要进一步的验证。Thoury等人使用光纤光谱仪，借助于校准的发光成像光谱仪，鉴定镉颜料并区分硫化镉、硫化镉锌和硒硫化镉。镉颜料是在可见光范围内显示出带边发光的半导体，通过这一特点可以实现颜料的识别。然而对于其他种类颜料的识别，有必要通过进一步寻找他们的光谱特征来实现。

目前，光谱识别常用的方法之一是计算待测光谱与参考光谱库中的光谱之间的相似度，将整体形状最相似的参考光谱作为待测光谱的识别结果。虽然当前国际上建立了不少光谱库，其中不乏种类齐全的和测量仪器先进的，但是却很少建立有专门用于中国传统颜料识别的光谱库，因此，在对于中国古代绘画表面的颜料进行种类识别的时候，现有的国际光谱库能给予的参考价值和支撑作用并不大，从而难以实现对未知光谱的准确、有效识别。

因此，如何通过已有的光谱特征知识有效识别未知颜料是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种顾及吸收特征的光谱分段矿物颜料识别方法，建立标准颜料的光谱库，并充分利用光谱的离子及官能团的吸收特征，将标准光谱和待测光谱划分特征区间以去除对区分光谱类型贡献不大的波段，再根据各区间内光谱的不同形状分别使用不同的光谱识别方法逐区间进行相似度计算，以保证不遗漏细微的光谱特征，最后筛选出各区间的相似度最高结果的标准光谱对应的颜色作为最终的颜料光谱识别结果，在顾及离子吸收特征的情况下对光谱进行分区间识别，有利于提升颜料光谱识别的精准性和可靠性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种顾及吸收特征的光谱分段矿物颜料识别方法，包括：

步骤1：采集标准颜料的标准光谱建立颜料光谱库；

步骤2：根据常用颜料的主要成分以及所述主要成分所含离子、官能团的吸收特征，总结所述颜料光谱库中所述标准光谱的所述吸收特征；

步骤3：采集待测颜料的光谱获得待测光谱，将所述吸收特征作为分段规则对所述待测光谱进行特征区间划分；