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(duì)進(jìn)行搶救性發(fā)掘，在對墓中壁畫進(jìn)行揭取之前，中科院西安光機(jī)所光譜成像技術(shù)實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(lán)、靛、紫七色光，首次證明了復(fù)色光是由單色光所組合而成。在之后的科學(xué)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(gè)不同波長（頻率）的單色光混合到一起而形成的光叫做復(fù)色光。如果將復(fù)色光經(jīng)過棱鏡、光柵等色散系統(tǒng)進(jìn)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(gè)可見光、近紅外、短波紅外區(qū)域。如果把這個(gè)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(gè)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(gè)“數(shù)據(jù)立方體”，它的第一、第二維是圖像的像素坐標(biāo)，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(fù)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(dòng)的痕跡，經(jīng)過對高光譜圖像的進(jìn)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(gè)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(guān)系？一系列壁畫后的的謎團(tuán)和故事這也成為了保護(hù)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(dāng)光照射在顏料上時(shí)，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(xué)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。可以簡單、準(zhǔn)確、無損的對壁畫進(jìn)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(yīng)的縱坐標(biāo)取值由大到小進(jìn)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?？梢钥闯觯煌伭系墓庾V曲線有顯著的差異。正是利用這種差異，科學(xué)家們可以準(zhǔn)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(hù)，研究的作用可見一斑，相信隨著研究的不斷進(jìn)步，高光譜成像能作為一門成熟的技術(shù)廣泛應(yīng)用在文物保護(hù)、修復(fù)與價(jià)值挖掘領(lǐng)域。

（看看新聞Knews記者：張幗霞 實(shí)習(xí)編輯：施如順）