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高光谱成像技术应用于古生物化石分析：SpectrAPP高光谱成像创新应用
2023-10-13 阅读(132)
高光谱成像技术因其无损高通量获取图谱合一数据的特性，近年来被广泛用于文物保护和数字化研究，高光谱数据经过进一步的深度学习及统计算法分析能够挖掘更多潜在信息，使文物保护工作变得更高效。
近日西北大学信息科学与技术学院与易科泰公司合作，利用手持式智能高光谱成像系统对一批古生物化石样本进行快速高光谱成像，拟用于该批文物的数字化、光谱数据库建设以及后期论文创作。
左：小型恐龙化石； 右：古棱齿象牙化石
恐龙化石光谱成像初步分析
不同化石的光谱差异很大，同一化石上的不同部位由于土壤长期掩埋、微生物侵害或地面以上部位遭受风化侵蚀等因素，其光谱也不尽相同，小型恐龙化石不同部位的光谱差异如下：
小型恐龙选取ROI部位（左）及不同部位光谱曲线（右）
接下来我们对恐龙化石采取高光谱降维分析的方法，将恐龙化石与背景土壤分离开，结果如下：
小型恐龙骨骼化石降维分析结果，左：灰度图，右：假彩色合成图
通过分析可知该化石头部、左前腿上部及后脚掌受损严重，与土壤背景基本融合（深红色），其余腿部骨骼保留较好（蓝色），其他部位骨骼的磨损或受侵害程度差异较小。整体上观察其光谱图像变化趋势一致，只是反射率大小存在差异，说明其成分一致，均为骨骼化石。
古棱齿xiangya分析鉴定
我们选取古棱齿象牙化石的不同部位了解它们的光谱差异，如下：
古棱齿象牙化石选取ROI部位（左）及不同部位光谱曲线（右）
古棱齿象牙化石降维分析图像，左：灰度图，右：假彩色合成图
通过不同位置的光谱曲线，可知象牙左下和右下端以及头部呈现出古生物化石的光谱特点，波动较小，而象牙左上及右上端与固定象牙的金属（contrast-metal）光谱特征相似，可知象牙上部分与金属制品被归为一类，与下半部分象牙成分有所差异，说明上部分的象牙损坏严重，极有可能是后期由人工材料拼接而成的。
实验表明SPECIM IQ可方便快速的观测生物化石等古物的光谱信息，在文物领域，能够提供非接触无损探测技术手段，进行文物的真假鉴定，还可为文物修复、文物数字化及数据库建设提供精准的数据。另外，高光谱成像技术目前正在结合三维激光测量技术、结构光技术和近景摄影测量技术，助力中国文物数字化技术走在国际前列。
易科泰生态技术公司（北京）及易科泰光谱成像与无人机遥感研究中心（西安）提供文博考古领域全面高光谱成像解决方案。
ü Specim IQ手持式智能高光谱成像仪
ü FluorTron多功能高光谱成像技术方案
ü SpectraScan推扫式高光谱成像技术方案
ü ArtScanner定制化光谱成像扫描技术方案
ü 短/中/长波红外光谱成像（MWIR/LWIR）技术方案
ü 研究中心光谱成像实验室提供检测分析与合作研究服务
