唐朝名相韓休曾經(jīng)輔佐唐玄宗李隆基開創(chuàng)了“開元盛世”，其墓穴曾與2014年2月由陜西省考古研究院和陜西歷史博物館組織聯(lián)合考古隊進行搶救性發(fā)掘，在對墓中壁畫進行揭取之前，中科院西安光機所光譜成像技術實驗室的研究人員在發(fā)掘現(xiàn)場利用自主研發(fā)的高光譜成像儀對壁畫畫面內(nèi)容進行了高保真記錄。

光譜成像是一種記錄壁畫內(nèi)容的新方法，早在1666年牛頓利用三棱鏡將白色太陽光分解為紅、橙、黃、綠藍、靛、紫七色光，首次證明了復色光是由單色光所組合而成。在之后的科學研究中，人們發(fā)現(xiàn)光是一種電磁波，只有一種波長（頻率）的光叫做單色光，而由多個不同波長（頻率）的單色光混合到一起而形成的光叫做復色光。如果將復色光經(jīng)過棱鏡、光柵等色散系統(tǒng)進行分光后，被色散開的單色光按波長（頻率）大小依次排列的圖案，就稱為光譜。

光譜成像所涉及的光譜范圍為400 nm 至2500 nm ，覆蓋整個可見光、近紅外、短波紅外區(qū)域。如果把這個區(qū)間的波長劃分為寬度為 N 納米的區(qū)間，那么對于同一幅場景，我們按波長從小到大依次用每一個區(qū)間波長的光去拍攝圖像，這樣就可以得到（2500-400）/ N 幅圖像。這組圖像作為整體就被稱作高光譜圖像。

下圖就是用假彩色顯示的高光譜遙感圖像，我們可以把高光譜圖像看作一個“數(shù)據(jù)立方體”，它的第一、第二維是圖像的像素坐標，圖像的第三維就是光譜維。

停停停，小編都看迷糊了。廢了這么大勁，通過高光譜我們究竟能發(fā)現(xiàn)壁畫的哪些秘密呢？

看看壁畫有沒有涂改和修復過

在高光譜圖像中，每一幅圖像都包含了同一場景的某些別的圖像不具有的信息，由于近紅外至短波紅外波段的光線對于顏料具有一定的穿透能力，高光譜圖像獲取到了壁畫畫面表層以下的信息，從而“看到”了很多此前并未發(fā)現(xiàn)的秘密。

以下圖韓休墓中一幅壁畫“樂舞圖”為例，左側(cè)地毯前的男子可以隱約發(fā)現(xiàn)改動的痕跡，經(jīng)過對高光譜圖像的進一步分析發(fā)現(xiàn)，左側(cè)地毯前的男子處赫然原先是一個小孩，后來被修改成了大人。在《樂舞圖》中，類似的涂改痕跡被發(fā)現(xiàn)了多處，如右側(cè)地毯左下角還有一處被涂改掉的兔子。千年前的涂改在高光譜成像的“火眼金睛”下也是無所遁形。

為什么宰相墓的壁畫中會有涂改？原先的小孩和后來的成人有什么關系？一系列壁畫后的的謎團和故事這也成為了保護韓休墓壁畫本體之外更深層次的研究課題。

看看壁畫的用了什么顏料

當光照射在顏料上時，不同波長的光的發(fā)射率是不同的。具有不同元素組成和分子結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，其光譜反射率曲線是有差異的?？梢哉f，光譜反射率是物質(zhì)的“指紋”，可以用來識別物質(zhì)。因此，科學家們用高光譜圖像中不同的光譜反射率來識別壁畫等文物中的材料?？梢院唵巍蚀_、無損的對壁畫進行鑒定。

上圖是四種不同顏料在400-1000nm譜段的光譜反射率曲線。以750mm為例，將750nm處四條曲線分別對應的縱坐標取值由大到小進行排列，則其所在曲線代表的顏料分別為朱紅、石綠、朱膘和石青?？梢钥闯?，不同顏料的光譜曲線有顯著的差異。正是利用這種差異，科學家們可以準確識別出壁畫中所使用的顏料。

通過對韓休墓壁畫的研究，高光譜成像在文物保護，研究的作用可見一斑，相信隨著研究的不斷進步，高光譜成像能作為一門成熟的技術廣泛應用在文物保護、修復與價值挖掘領域。

（看看新聞Knews記者：張幗霞 實習編輯：施如順）