Reflecting the past, imag(in)ing the past: macro-reflection imaging of painting materials by fast MIR hyperspectral analysis
Reflecting the past, imag(in)ing the past: macro-reflection imaging of painting materials by fast MIR hyperspectral analysis
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反思过去，想象过去：通过快速中红外高光谱分析对绘画材料进行宏观反射成像
DOI：
10.1140/epjp/s13360-023-03958-7
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发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Botticelli M
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Botticelli M
成像光谱学在过去的二十年中已经在可见光和红外光谱范围内发展起来，用于检测绘画上的颜料和粘合剂。近红外（NIR）区域已被证明是有效的区分脂质和蛋白质粘合剂。最近，中红外（MIR）范围也在绘画上进行了测试。已经开发的反射成像原型可以进一步优化，用于文化遗产分析，例如：增强仪器配置和性能;采用压缩策略以提高数据处理速度;使用数据验证来确认处理后的图像反映了绘画表面的组成;降低价格以实现更具有成本效益的大面积分析。在这里，我们展示了一种新的高光谱傅里叶变换光谱仪（HS FTS），它使成像策略，提供了一个显着的改善采集速率相比，其他国家的最先进的技术。我们展示了反射模式下1400-700 cm− 1区域的高光谱成像，测试样本和绘画“洛恩高地”（Acc. No.：GLAHA 43427）由D. Y.卡梅隆。通过常规傅里叶变换红外光谱法对参考样品进行验证后，对所得到的高光谱图像进行后处理分析，显示了该方法对绘画文化遗产上发现的不同材料进行有效非破坏性分类的潜力。这项研究表明，HS FTS是一种方便和紧凑的工具，用于非侵入性分析的绘画文化遗产对象的空间光谱采集率可能高于目前的FTS成像技术。最终，当与基于快速图形处理单元的重建相结合时，HS FTS可以实现快速、大面积成像。图形摘要
Imaging spectroscopy has been developed in the last two decades in the visible and infrared spectral range for detecting pigments and binders on paintings. The near-infrared (NIR) region has been proved effective for the discrimination of lipids and proteinaceous binders. More recently, the mid-infrared (MIR) range has also been tested on paintings. Reflection imaging prototypes already developed could be further optimized for cultural heritage analysis, for example by: enhancing the instrument configuration and performance; adopting compressive strategies to increase data processing speeds; using data validation to confirm that the processed image reflects the composition of a painted surface; and lowering price to enable more cost-effective analysis of large surface areas. Here, we demonstrate a novel hyperspectral Fourier transform spectrometer (HS FTS), which enables an imaging strategy that provides a significant improvement in acquisition rate compared to other state-of-the-art techniques. We demonstrate hyperspectral imaging across the 1400–700 cm−1region in reflection mode with test samples and the painting ‘Uplands in Lorne’ (Acc. No.: GLAHA43427) by D.Y. Cameron (1865–1945). A post-processing analysis of the resulting hyperspectral images, after validation of reference samples by conventional Fourier transform infrared spectroscopy, shows the potential of the method for efficient non-destructive classification of different materials found on painted cultural heritage. This research demonstrates that the HS FTS is a convenient and compact tool for non-invasive analysis of painted cultural heritage objects at spatio-spectral acquisition rates potentially higher than current FTS imaging techniques. Ultimately, when combined with fast graphics processing unit-based reconstruction, the HS FTS may enable fast, large area imaging.Graphical abstract
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