基于光強信息的書畫元素擴散滲透信息提取及分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及國畫真?zhèn)舞b定技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于光強信息的書畫元素（包括墨 汁、顏料和印泥等）擴散滲透信息提取及分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 中國書畫是中華民族的文化瑰寶之一，包括了中國書法和繪畫藝術(shù)。中國書畫具 有特有的構(gòu)成元素、獨特的創(chuàng)作方式和表現(xiàn)形式，因而受到了世人的認可和歡迎，成為眾多 收藏家青睞有加的收藏品。所以，中國書畫不僅僅具有很高的藝術(shù)價值、歷史價值還具有高 昂的市場價值，尤其是名家書畫作品，更是價值連城。據(jù)2012年國際藝術(shù)品拍賣市場的統(tǒng) 計，來自于大中華區(qū)的藝術(shù)品成交額占全球的41%，其中李可染的國畫《萬山紅遍》售價超 過4千萬美元。然而，伴隨著國畫市場的繁榮的是造假、贗品的猖獗和泛濫，中國古字畫市 場上出現(xiàn)了海量的贗品，在市場上以次充好。更甚的是，現(xiàn)在書畫的造假采用了科技手段， 造假水平極高，可以使贗品以假亂真，極大地干擾了國畫拍賣收藏市場的正常發(fā)展。所以， 業(yè)界已經(jīng)意識到書畫的真?zhèn)舞b別是書畫藝術(shù)健康發(fā)展的不可缺少的一部分，也是保護中華 文化財產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。
[0003] 目前，中國古書畫鑒定方法，仍然是以國畫鑒定專家的經(jīng)驗鑒定為主，即以"目鑒" 為主。以"目鑒"為主的鑒定方法在中國書畫鑒定領(lǐng)域起到重要的作用，時至今日，其仍然 在中國書畫鑒定中占據(jù)主角，然而以專家經(jīng)驗鑒定的方法并不完善，并帶有較強的主觀性。 所以，不少學(xué)者嘗試利用科技手段進行古書畫科技取證鑒定，為專家鑒定提供科學(xué)佐證。
[0004] 國內(nèi)已有學(xué)者對中國書畫真?zhèn)舞b別科技取證進行了研究。中國書畫真?zhèn)舞b別科技 取證的方法主要有兩大類，一是基于對國畫構(gòu)成要素（墨、顏料、印泥）的物理和化學(xué)特性 的鑒別。代表性工作是中國藝術(shù)科技學(xué)院研究所書畫鑒定中心所建立的"書畫真?zhèn)舞b定實 驗室"采用了一批先進的測試儀器，包括拉曼光譜儀和紅外吸收光譜儀、熒光光譜儀、正立 透返現(xiàn)顯微鏡、金相顯微鏡、X射線光譜儀等光學(xué)儀器，對擬鑒定書畫進行抽樣檢測；另一 類鑒別方法是基于計算機視覺的圖像真?zhèn)舞b別。即利用計算機模擬人的視覺感知的方式， 借助圖像處理、計算機視覺及模式識別等技術(shù)，將作品中最具特色的對象，如提款、印鑒及 書畫內(nèi)容等，與原作進行對比，給出定性或定量的指標，作為人們判定該作品真?zhèn)蔚妮o助依 據(jù)。
[0005] 國外學(xué)者也對古紙古畫進行了研究。從技術(shù)層面，主要分為四個方向，分別是紅外 光譜方向、拉曼光譜方向、核磁共振方向與其他光譜技術(shù)。紅外光譜方向的代表研究是Hon 利用FTIR對1790~1883年間的紙質(zhì)文獻表面酸性物質(zhì)進行分析，Derieux利用ART-FTIR 技術(shù)研究古代韓國蠟紙的老化降解方式，分別對韓國蜂蠟、新版蠟紙和原版蠟紙的表面結(jié) 構(gòu)進行了表征，Calvini利用紅外光譜對日本古紙和現(xiàn)代紙研究，通過"分峰處理"分析了 不同年代紙張在半纖維素、填料和木質(zhì)素等成分的分布規(guī)律；拉曼光譜方向的代表研究是 Bicchieri結(jié)合拉曼光譜XRF和PIXE-a對紙張的降解進行了分析，Clay-bourn研究了拉 曼光譜用于書寫用墨的研究；核磁共振方向的代表研究是意大利紙張病理研究所和羅馬大 學(xué)采用核磁共振技術(shù)聯(lián)合調(diào)查15世紀不同老化程度的紙張，揭示了紙張降解和水分損失 的相關(guān)性，Casiera利用核磁共振分析了 17世紀手稿紙張的降解程度和含鐵墨水對紙張的 影響；其他光譜技術(shù)具體有Castro結(jié)合XRF和拉曼光譜對古代紙作品顏料和墨的化學(xué)結(jié)構(gòu) 進行了分析，Righini采用X射線光電子能譜技術(shù)調(diào)查了紙張的制造過程與老化降解的關(guān) 系，并研究了 15世紀和18世紀的紙張，還有學(xué)者采用激光誘導(dǎo)擊穿光譜法對中世紀手稿進 行分析處理。
[0006] 縱觀古今中外，專門針對中國書畫的載體（宣紙）、元素（墨汁、印泥、顏料）的研 究極少。我們知道，中國書畫最顯著的特征的墨汁、顏料和印泥等在宣紙上進行成畫的，在 作畫過程中充分利用了宣紙可以使墨汁、顏料等在其上渲染所產(chǎn)生的藝術(shù)效果，使中國書 畫具有獨特的魅力。所以，從中國書畫的作畫元素著手研究，是我們對中國書畫進行科技取 證要考慮的第一個方向。另一方面，從宏觀層面上看，宣紙是二維的，然而，從微觀層面看， 宣紙是三維的，其具有30~100ym的厚度，表面紋理縱橫交錯且凹凸不平。由于宣紙是有 厚度的，所以，墨汁、顏料和印泥著色在宣紙上后，會因為著墨量的不同而擴散、滲透的程度 不同，另外一點，隨著時間的變化，墨汁、顏料和印泥也會滲透的深度也會不同，所以，不同 的年代的書畫作品，其墨汁、顏料和印泥的滲透擴散情況是不同的。顯然，但光束照射國畫 時，墨汁、顏料和印泥在宣紙中的不同擴散滲透程度必然會導(dǎo)致相應(yīng)的反射光束與透射光 束的不同表現(xiàn)形態(tài)。即當光束射入宣紙表面再反射/透射后，光束攜帶了書畫元素的擴散 滲透信息，所以，可以通過獲取光強信息來取證墨汁、顏料和印泥在宣紙的擴散和滲透程度 的信息。此外，通過光束透射強度的測量，可以表述宣紙的著墨/顏料程度；因此，入射光的 透射程度測量與三維成像的結(jié)合，可以完整地表述宣紙的特征，為后期的特征提取與分類 識別分析研究工作提供必要的基礎(chǔ)。
[0007] 綜上所述，發(fā)明人認為，探索針對中國書畫真?zhèn)舞b別的科技取證新分析方案，針對 中國書畫宣紙的特征，我們通過測量光束的反射光強對宣紙的三維結(jié)構(gòu)進行成像，而且，而 墨汁等的擴散滲透信息又可通過獲取透射光強信息來分析取得。因此，通過透射光強的測 量與相應(yīng)三維成像結(jié)合，可以獲得墨汁、顏料和印泥在宣紙中的擴散和滲透情況信息。該方 法把中國書畫的基本要素、特點等都考慮進來，通過國畫的多維信息分析，可以完整地表征 中國書畫的特征。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了分析中國書畫作品的著色元素（墨汁、顏料和印泥）在宣紙中的擴散滲透情 況與宣紙的三維結(jié)構(gòu)特征，本發(fā)明提出了基于光強信息的書畫元素擴散滲透信息提取及分 析方法，通過國畫反射光強信息，重構(gòu)國畫三維圖像；通過國畫透射信息的測量，獲取墨/ 顏料在宣紙上的附著程度，從國畫多維信息的角度對書畫元素在書畫中的擴散滲透情況進 行分析。具體而言，國畫的光強信息（反射光強/透射光強）通過CCD/CM0S進行測量，依 據(jù)反射光強信息重構(gòu)得書畫的三維模型，采用分層分析方法，將書畫的三維模型分解成二 維模型，繼而結(jié)合透射光強信息，通過多種方式：（1)透射光強信息結(jié)合三維模型；(2)反射 光強信息結(jié)合三維模型；（3)透射光強信息、反射光強信息結(jié)合三維模型，來分析中國書畫 的繪畫元素在宣紙中的擴散滲透情況。
[0009] 本發(fā)明的目的至少通過如下技術(shù)方案之一實現(xiàn)。
[0010] 基于光強信息的書畫元素擴散滲透信息提取及分析方法，該方法從多維角度對書 畫進行分析，首先獲取光強信息，包括從書畫作品反射的光強信息，即反射光強信息，以及 從書畫作品透射過的光強信息，即透射光強信息；利用反射光對書畫作品進行三維建模，得 到三維模型；通過對書畫三維模型進行逐層分割，將三維圖像轉(zhuǎn)換成二維圖像，繼而結(jié)合透 射光強信息與反射光強信息，從多維角度分析書畫元素在宣紙中的擴散滲透及書畫元素量 的情況。
[0011] 進一步優(yōu)化實施地，采用尋焦景深疊層方法或波前技術(shù)將所述獲取的反射光強信 息轉(zhuǎn)換成高度信息，實現(xiàn)對書畫作品進行三維建模，得到三維模型。
[0012] 進一步優(yōu)化實施地，對所構(gòu)的書畫作品三維模型進行分層切割，將三維模型轉(zhuǎn)換 成N個二維圖像，即對三維模型分解成一層層的薄片，近似認為是二維平面，N為分層數(shù)，分 層的數(shù)量根據(jù)需求進行設(shè)定。
[00