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高光谱成像技术:解锁墨书古文字的“科技密钥”

引言:

4 月20日谷雨节气之际,我们迎来了第十六个联合国中文日;紧随其后的4月23日世界读书日,则进一步凸显了文字与阅读对人类文明的意义。近年来,随着“中文热”在全球的持续升温,国家主席多次强调“掌握一种语言就是掌握了通往一国文化的钥匙”,倡导通过语言学习推动文明互鉴。汉字作为中华文明的重要载体,其研究价值日益凸显。


在这一背景下,中文不仅是沟通的桥梁,更是历史与文化的载体——而如何借助现代科技手段破解古老文字中的文明密码。然而,许多珍贵的古代文献因年代久远、保存环境恶劣,导致文字褪色、污损甚至完全湮没,传统手段难以有效提取信息。高光谱成像技术凭借其“图谱合一”的独特优势,正在成为墨书古文字研究领域的革命性工具,为文化遗产保护、历史文献研究及数字化存档提供强有力的技术支撑。

光谱匹配后可见光-近红外光谱数据


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墨书题记部分可见光图像


高光谱成像技术:照亮文字背后的文明密码

高光谱成像技术通过捕捉物体在不同波段的光谱信息,能够识别人眼无法察觉的细微差异。在古文字研究领域,这一技术展现出独特优势:许多古代墨书文字因年代久远或保存不当,文字褪色、湮没,传统RGB成像难以识别。高

光谱成像可通过光谱差异区分墨迹与背景,即使墨色极淡或与纸张颜色接近,也能被精准提

取。

案例:研究团队利用400-1000nm高光谱相机对一批宋代写本进行扫描,成功复原了战国竹简上被虫蛀覆盖的批注文字,为研究宋代文人交流提供了新线索。清代《论道图》的褪色题跋 ,通过高谱数据+LeNet-5卷积神经网络识别 ,正确率达70.8%案例:

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隐藏文字的发现与提取


部分古籍因后人修改、重裱或叠加书写,表层文字掩盖了原始内容。高光谱成像通过穿透性分析(如近红外波段)可“透视”表层墨迹,分离多层信息。案例:中国佛学院一块被白色物质涂抹的木板墨书 ,经高谱技术处理后 ,不仅清晰还原了可见部分“承……炎火且……卸背……民人息兵得道” ,还揭示了被遮盖的文字“系专……农乐且近系有乐”

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中国佛学院文物木板墨书-(a)原始木板(b)经过处理后的图像


墨料成分的非接触分析

不同朝代、地区的墨料配方差异会反映在光谱特征上。高光谱技术可无损检测墨迹的光谱曲线,辅助断代和真伪鉴定。

案例:中国丝绸博物馆通过高光谱数据比对,确认一批疑似唐代佛经的用墨与已知唐代样本光谱高度吻合,为断代提供了科学依据。

玻璃上不同品牌笔墨迹样品透过率曲线;(b)纸上不同品牌笔墨迹样品反射率曲线

高光谱成像技术的核心优势

相较于传统多光谱或X射线荧光(XRF)等技术,高光谱成像在古文字研究中具备不可替代的优势:高分辨率光谱数据:可区分墨迹中微妙的成分差异(如松烟墨vs.油烟墨)。非接触、无损检测:避免对脆弱文物造成物理损伤,符合文物保护伦理。

高效大面积扫描:配合推扫式成像系统,可快速完成整卷竹简或大幅书画的数字化。

典型设备推荐:

可见-近红外(VNIR)高光谱成像相机(400-1000nm):适用于大多数纸质、绢本文献。

短波红外(SWIR)高光谱成像系统(900-1700nm):对碳基墨迹穿透力更强,适合多层文字分析。

手持式高光谱成像相机:适合野外考古或博物馆现场检测,如敦煌研究院使用的移动式设备。


结语:科技让文明历久弥新

从联合国中文日到世界读书日,从“汉语热”到高光谱成像的突破,我们看到的是一条以技术守护文明、以语言连通世界的路径。当古老的墨书文字在光谱分析中重获新生,它们不仅是历史的碎片,更是构建人类命运共同体的文化基石。

 长寿佛唐卡

高光谱成像技术正以“无损、精准、高效”的特点,重新定义古文字研究的方式。随着设备小型化、成本降低,该技术将从学术圈走向更广泛的市场,助力文物保护、文化传播乃至商业开发。对于高光谱行业从业者而言,古文字领域不仅是一个高价值应用场景,更是展现技术社会影响力的绝佳窗口。

未来,随着更多跨界合作的展开,科技与人文的共振必将为全球文明互鉴注入更强动力。莱森光学期待更多机构与企业携手,让科技之光继续照亮文明的记忆。

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