CT技术对文物内部结构数字化解析的应用前景-CT技术在文物.PDFVIP

CT 技术在文物数字化保护研究中的应用 叶琳 杨小刚 卢艳平 谢先文 都云坤 1. 绪言 近年来，飞速发展的数字化技术已经在考古研究工作、文化遗产保护以及博 物馆数字化展示中得到广泛应用。三维扫描建模和X 光透射成像就是文物研究 [1,2] 及保护领域常用的两种数字化技术。三维扫描建模 利用激光、光栅等对文物 表面进行扫描，可以获得文物表面的三维数字化模型，从而建立虚拟文物模型或 数字博物馆，为文物的长期保护、修复及复制等提供数据，但这种方法只能获得 [3] 文物的表面结构形状，无法获取其内部信息；X 光透射成像 则可以通过X 射线 透射衰减原理获取文物的内部结构或病变状况，为文物考古科学研究、文物病变 诊断及保护修复等提供了基础数据，但该技术获得的结构重叠影像是二维信息， 对于一些结构细节的空间解析无法提供更充分有效的数据信息。 CT 技术，即计算机层析成像技术，是一种先进的射线无损检测技术，它能 在对被检物体无损伤条件下以二维或三维数字化图像的形式清晰、准确、直观地 展示被检物体内部的结构、组成、材料及缺损状况，该技术已经广泛应用于医学、 [4] 航天、航空、兵器、石油、铁路、电力等众多领域 。采取CT 技术可以获取可 移动古代文物的三维空间结构，扫描获得的图像数据中包含了文物中丰富的结 构、材质、病变等细节信息。科学家采用CT 技术对3000 年前的图坦卡蒙法老 木乃伊进行了虚拟解剖，首次绘制出了这位神秘法老的全身数字化图像，并揭开 [5] 了法老的死亡之谜 ；2015年初有报道称，佛教专家Erik Bruijn 对荷兰鹿特丹世 界博物馆的一尊千年木乃伊佛像进行了CT 扫描，发现该佛像内部包裹着一具完 [6] 整和尚的遗体，属于极为罕见的肉身菩萨像 。由于CT 技术在解析文物内部信 息方面所具有的独特优势，诸如此类的研究正不断引起重视。鉴于此，重庆市文 化遗产研究院与重庆大学ICT 研究中心等单位联合对一些可移动古代文物进行 CT 扫描，并通过挖掘CT 图像中的数字化信息，开展相应的文物考古科学研究 与保护修复等工作。 图1 坦卡门法老木乃伊CT 扫描图 图2 千年肉身佛的CT 扫描对比图 2. CT 技术对几件馆藏金属文物数字化保护研究中的应用 对于常规文物数字化而言，除了常规的影像记录之外，至多采用三维扫描构 建外观全貌，以及X 光透射技术进行内部破损及结构初探，但仍未能了解其全 貌特征。通过CT 扫描，不但能获得断层图像，还可以进一步连续扫描获得三维 结构图像。 2.1 汉代铁刀铜摽的数字化研究 图4 所示是绵阳博物馆交付重庆市文化遗产研究院开展保护修复的一件待 修复保护铁质文物汉代铁刀的局部——铜摽。对于常规文物数字化而言，常规的 影像记录，以及三维扫描甚至X 光透射技术进都未能充分解构其内部关系。此 次，我们利用CT 技术，采用CD-300BX 型考古CT 检测仪 （如图3所示）对铁 刀铜摽的层级关系情况进行了数字化解析，获得如图5 的CT 断层图像，从而完 善了相应文物内部结构的数字化。 图3 检测时使用的CD-300BX 型考古CT 检测仪 4 5 CT 图 汉代铁刀铜摽照片 图 汉代铁刀铜摽的 断层扫描图像 从图4和图5可以看出：图像中间三角部分为铁刀刀身形制：单面开锋，刀背 厚实，利于劈砍。颜色黑亮的铁芯仍在，但颜色灰暗的锈蚀也已经存在。一圈木 质刀鞘结构紧贴刀身，且越靠近刀身色彩越淡越疏松，越靠近外部色彩越深越坚 固。而最外围则是一圈铜箍，紧紧将铜摽紧固在刀鞘之上，与刀鞘的宽度取齐。 通过CT技术，克服了传统X光透射的图像叠加和透射角度有限所带来的局 限，将刀鞘尾端的铜摽组配关系展现无余。 2.2 汉代薰炉的数字化研究 图6 所示是绵阳博物馆交付重庆市文化遗产研究院开展保护修复的一件待