為文物建起“數(shù)字物紋”庫

　　5月29日，記者走進由天津大學(xué)智能與計算學(xué)部馮偉教授團隊領(lǐng)銜的“館藏文物數(shù)字指紋提取鑒別與身份智能管理關(guān)鍵技術(shù)”項目實驗現(xiàn)場，只見在實驗室中，一臺顯微探頭相機在精密的機器臂操縱下，圍繞著一尊古樸的“青銅鼎”進行自動定位、精確對焦以及圖像信息采集。旁邊的電腦屏幕上，實時展示著相機捕獲的細致畫面。最終，一個比頭發(fā)絲還細的點位，經(jīng)過上百倍放大，清晰地出現(xiàn)在屏幕上。

　　在這微觀的世界里，即便是一個“小點”，也蘊含著豐富的信息，可以與先前采集的圖像進行詳盡比對。

　　借助先進的數(shù)字化技術(shù)，項目團隊發(fā)掘出每件文物獨一無二的微觀特征，進而構(gòu)建出文物的數(shù)字指紋（以下簡稱“數(shù)字物紋”），以此實現(xiàn)文物身份的快速鑒別與確認，即快速鑒別“它是它”。這正是擔(dān)任國家文物局“文物本體表面監(jiān)測與分析研究”重點科研基地主任的馮偉所主導(dǎo)的工作。截至目前，該技術(shù)已成功讓湖南博物院（湖南省文物鑒定中心）400件珍貴文物擁有了“數(shù)字物紋”。

　　文物有了可信可靠的“身份證”

　　據(jù)介紹，文物身份安全是文物安全不可或缺的一環(huán)。目前，我國已有備案博物館6833家，國有可移動文物更是多達1.08億件（套）。這些館藏文物不僅數(shù)量龐大，而且材質(zhì)和器型種類繁多。

　　隨著國內(nèi)外文化交流日益頻繁，文物的流通、借調(diào)和展覽已成為常態(tài)。

　　在過去，博物館文物的保存和展覽過程中，進出庫管理主要靠人工標記。盡管近年來電子標簽的使用，使得文物的進出都有了明確記錄，但這些標簽可與文物分離，因此仍存在使用高仿贗品進行“以假換真”的隱患。這種隱患難以單純依靠人工經(jīng)驗來徹底消除。

　　如何確?！八撬保殉蔀閲鴥?nèi)外博物館界共同面臨的難題。

　　“目前，館藏文物身份安全的主要問題在于缺乏一種無痕、無損、適用面廣且安全可靠的鑒別手段?！瘪T偉教授解釋道，“我們就是要構(gòu)建一個‘數(shù)字物紋’庫，為這些珍貴的館藏文物提供更加完備的身份安全保障?！?/p>

　　為此，包括馮偉教授團隊在內(nèi)的多家單位，從總體設(shè)計、技術(shù)突破、裝備研發(fā)和示范驗證四個維度共同進行科研攻關(guān)。他們的目標是將文物“數(shù)字物紋”這一全新技術(shù)打造成一個全場景、全周期、全安全級別的館藏文物身份保護與管理解決方案，同時建立起相應(yīng)的裝備體系和標準規(guī)范。這一系列舉措預(yù)計將極大提升我國館藏文物身份安全保護與管理的水平。

　　自動鑒別“它是它”只需幾分鐘

　　構(gòu)建“數(shù)字物紋”是一項高度精密且創(chuàng)新的技術(shù)，最核心的技術(shù)環(huán)節(jié)是實現(xiàn)從宏觀到微觀連續(xù)尺度的自主原位比對。

　　以青銅器為例，這一技術(shù)需要從器身上精準采集特定的點位作為“物紋”信息，且在展覽結(jié)束后，要能準確找到當初采集“物紋”的精確位置，并進行自動比對鑒別。

　　由于采集的點位尺寸達到了10微米級，環(huán)境中光線的細微變化或點位定位的微小誤差，都可能對采集到的“物紋”圖像信息造成極大的影響，甚至使其變得“面目全非”。

　　“我們利用立體視覺和人工智能的方法，實現(xiàn)了對文物在三維空間內(nèi)從宏觀到微觀的六自由度自主定位和識別，而且這一過程無需依賴相機標定。”馮偉教授介紹道，“我們還實現(xiàn)了光照條件的自動還原，以及手眼物坐標系的快速統(tǒng)一。我們的原型系統(tǒng)能在幾分鐘內(nèi)自動判斷一件文物的真實身份，而且所提取的‘數(shù)字物紋’在機理上保證了難以物理偽造?！?/p>

　　值得一提的是，即使文物的原始信息已經(jīng)時過境遷，拍攝環(huán)境和設(shè)備也無從追溯，馮偉團隊依然能夠通過這種技術(shù)實現(xiàn)對原始信息的精確比對。

　　“最近，我們實現(xiàn)了對百年前伯希和拍攝的文物照片的原位比對?！瘪T偉教授介紹，雖然無法得知百年前拍攝時使用的相機型號，但通過人工智能技術(shù)，團隊僅使用一張歷史圖像和幾張當前觀測圖像，就能自動學(xué)習(xí)出一個虛擬鏡頭，并將其應(yīng)用于現(xiàn)代相機上，從而實現(xiàn)與百年前伯希和拍攝照片的測量級原位比對。這可謂是世界上第一次做到讓相機“穿越”百年。

　　據(jù)了解，“數(shù)字物紋”技術(shù)將在湖南博物院、杭州市臨平博物館等單位進行更大規(guī)模的示范驗證。

　　湖南博物院數(shù)據(jù)中心主任何也表示：“‘數(shù)字物紋’技術(shù)基于計算機視覺原理和人工智能算法，能夠提取文物固有的微觀視覺特性。通過比對前后兩次采集的微觀視覺特性，我們可以實現(xiàn)高精度判別文物身份。這將為文物出庫、巡展等流轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)中的文物身份安全提供強有力的技術(shù)支撐?！保ㄓ浾?陳 曦 通訊員 劉曉艷）

　　轉(zhuǎn)自：科技日報

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