การถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัมเพื่อการวิเคราะห์และตรวจสอบงานศิลปะ

การอนุรักษ์ศิลปะเป็นสาขาสหสาขาวิชาชีพที่อุทิศตนเพื่อการอนุรักษ์ ปกป้อง และฟื้นฟูงานศิลปะและงานสิ่งประดิษฐ์ทางวัฒนธรรม เป้าหมายหลักของการอนุรักษ์ศิลปะคือการรักษาความสมบูรณ์ทางกายภาพและคุณสมบัติด้านสุนทรียศาสตร์ของวัตถุเหล่านั้น นักอนุรักษ์และผู้เชี่ยวชาญในสาขานี้ อาศัยเทคนิคการวิเคราะห์ต่างๆ เพื่อระบุวัสดุที่ใช้ วินิจฉัยการเสื่อมสภาพ ตรวจสอบผลงานศิลปะ และใช้กลยุทธ์การอนุรักษ์ที่มีประสิทธิภาพ ปัจจุบัน เทคนิคการถ่ายภาพ เช่น การถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัม กำลังได้รับความโดดเด่นในการใช้งานด้านการอนุรักษ์ศิลปะต่างๆ

การถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัมคืออะไร?

การถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัมเป็นเทคนิคการถ่ายภาพขั้นสูงที่ผสมผสานเทคนิคการถ่ายภาพด้วยสเปกโตรสโกปีและดิจิตอลเข้าไว้ในระบบเดียวที่เรียกว่ากล้องไฮเปอร์สเปกตรัม โดยจะจับภาพเป็นชุด โดยแต่ละภาพจะสัมพันธ์กับแถบความยาวคลื่นเฉพาะ แถบเหล่านี้แคบ มีระยะห่างกันใกล้ และสามารถครอบคลุมสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าได้หลากหลาย รวมถึงที่มองเห็นได้ ใกล้อินฟราเรด และอื่นๆ

ข้อมูลที่รวบรวมจะถูกจัดเป็น ลูกบาศก์ข้อมูลสามมิติโดยที่สองมิติแทนข้อมูลเชิงพื้นที่ (เช่น พิกเซลในภาพ) และมิติที่สามแทนข้อมูลสเปกตรัม (เช่น แถบความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน) แต่ละพิกเซลในคิวบ์ข้อมูลมีการเชื่อมโยงข้อมูลสเปกตรัม ซึ่งแสดงถึงความเข้มของแสงที่ความยาวคลื่นต่างกัน ด้วยการบูรณาการข้อมูลเชิงพื้นที่และสเปกตรัม จะสร้างชุดข้อมูลที่หลากหลายซึ่งมีประโยชน์ในการวิเคราะห์และระบุตัวตนที่หลากหลายในสาขาและอุตสาหกรรมที่แตกต่างกัน การถ่ายภาพแบบไฮเปอร์สเปกตรัมพบว่ามีการใช้งานอย่างกว้างขวางในสาขาต่างๆ เช่นเกษตรกรรม–อาหาร, และพลาสติกและปัจจุบันมีการใช้มากขึ้นในการอนุรักษ์งานศิลปะ

การถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัมเพื่อการวิเคราะห์และตรวจสอบงานศิลปะ

ข้อได้เปรียบที่สำคัญอย่างหนึ่งของการถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัมในการอนุรักษ์งานศิลปะที่แตกต่างจากเทคนิคการวิเคราะห์แบบดั้งเดิมที่ต้องใช้ตัวอย่างขนาดเล็กจากงานศิลปะเพื่อการวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการ การถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัมช่วยให้สามารถวิเคราะห์ได้โดยไม่เกิดความเสียหายต่อวัตถุ และสิ่งนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับงานศิลปะเก่าหรือละเอียดอ่อน

การถ่ายภาพแบบไฮเปอร์สเปกตรัมยังช่วยให้มองเห็นเลเยอร์ที่ซ่อนอยู่หรือคุณลักษณะที่ซ่อนอยู่ซึ่งไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ความสามารถนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในการระบุการบูรณะครั้งก่อน เผยให้เห็นภาพร่างหรือการเปลี่ยนแปลงที่ศิลปินทำในระหว่างขั้นตอนการสร้างสรรค์ และการตรวจจับการปลอมแปลง การใช้ข้อมูลสเปกตรัมยังสามารถระบุลักษณะการกระจายตัวของวัสดุต่างๆ ที่มีอยู่ในวัตถุได้ เทคนิคนี้ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์อย่างยิ่งในการระบุเม็ดสี สารยึดเกาะ และวัสดุอื่นๆ ที่ใช้ในภาพวาด ต้นฉบับ และงานศิลปะรูปแบบอื่นๆ

วัสดุที่แตกต่างกันมีลายเซ็นสเปกตรัมหรือการตอบสนองต่อแสงที่แตกต่างกัน โดยใช้สิ่งที่เกี่ยวข้องช่วงสเปกตรัมการถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัมสามารถกำหนดเป้าหมายคุณลักษณะสเปกตรัมที่เกี่ยวข้องกับวัสดุที่สนใจได้ ในบริบทของการวิเคราะห์และการสืบสวนงานศิลปะ ช่วงสเปกตรัมที่ใช้กันทั่วไปคือ VNIR (อินฟราเรดที่มองเห็นได้และใกล้อินฟราเรด), NIR (อินฟราเรดใกล้) และ SWIR (อินฟราเรดคลื่นสั้น)

ตัวอย่างเช่น สเปกตรัมที่มองเห็นได้มีประโยชน์ในการระบุวัสดุ เช่น เม็ดสีและสีย้อมอินทรีย์บางชนิด นอกจากนี้ยังสามารถใช้เพื่อสร้างข้อมูลการวัดสีในพื้นที่สีต่างๆ เช่นCIE L*A*B*, sRGB และอื่นๆ ในทางกลับกัน สเปกตรัม NIR และ SWIR ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการระบุวัสดุ ซึ่งรวมถึงสารยึดเกาะและสารอินทรีย์อื่นๆ นอกจากนี้ ยังช่วยให้มองเห็นเลเยอร์ที่ซ่อนอยู่ เช่น ภาพใต้ภาพวาดและการรีทัชที่ไม่สามารถมองเห็นได้ในสเปกตรัมที่มองเห็นได้

มีกล้องไฮเปอร์สเปกตรัลให้เลือกหลายประเภท ได้แก่การสแกนแบบเส้น ,การสแกนแบบจุด, ตัวกรองแบบปรับได้ ฯลฯและแต่ละประเภทจะรวบรวมข้อมูลในลักษณะที่แตกต่างกัน เมื่อพูดถึงการวิเคราะห์และตรวจสอบงานศิลปะ กล้องไฮเปอร์สเปกตรัมแบบสแกนแบบเส้น มีข้อดีหลายประการ กล้องไฮเปอร์สเปกตรัมแบบสแกนเส้น (push broom) จะบันทึกข้อมูลไฮเปอร์สเปกตรัมตามเส้นหรือแถบขณะเคลื่อนที่ผ่านฉาก กล้องเหล่านี้จะบันทึกตำแหน่งเชิงพื้นที่จากแต่ละเส้นในขณะเดียวกันก็บันทึกข้อมูลสเปกตรัมในแต่ละตำแหน่งเชิงพื้นที่ เพื่อให้มั่นใจว่าสเปกตรัมผลลัพธ์ที่ได้จะถูกบันทึกร่วมกันอย่างสมบูรณ์แบบ กล้องไฮเปอร์สเปกตัลแบบ Line scan (push broom) ต่างจากกล้องไฮเปอร์สเปกตรัลประเภทอื่นๆ ตรงที่ไม่ต้องใช้แสงทั่วทั้งฉาก ที่ช่วยให้การตั้งค่าแสงสว่างง่ายขึ้น ทั้งยังเป็นการลดการส่องสว่างโดยรวม และลดภาระความร้อน ทำให้เป็นประโยชน์สำหรับการวิเคราะห์งานศิลปะที่ละเอียดอ่อนและการประยุกต์ใช้การตรวจสอบ

ระบบและโซลูชั่นการถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัมเพื่อการอนุรักษ์งานศิลปะ

Specim ซึ่งเป็นสมาชิกของกลุ่มบริษัทโคนิก้า มินอลต้า นำเสนอโซลูชั่นการถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัมที่หลากหลาย เหมาะสำหรับงานด้านอุตสาหกรรมและงานด้านการวิจัย ในบรรดากล้องไฮเปอร์สเปกตรัมที่นำเสนอโดย Specim นั้นSpecim IQ –Specim FX, และSWIR  เป็นกล้องไฮเปอร์สเปกตรัมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการอนุรักษ์งานศิลปะ ตัวอย่างเช่น ถูกนำมาใช้เพื่อระบุและจัดทำแผนผังการกระจายตัวของเม็ดสีบนกระดาษภาษาฮีบรู– นอกจากนี้ยังใช้ในการวิเคราะห์การกระจายตัวของเม็ดสีของภาพวาดหินยุคหินใหม่– ทั้งกล้องไฮเปอร์สเปกตรัม Specim FX และ Specim SWIR ถูกนำมาใช้เพื่อระบุลักษณะของเม็ดสีและสารยึดเกาะ รวมถึงการแสดงภาพของชั้นในที่ซ่อนอยู่ด้านล่างของการทาสี– นอกจากนี้ ยังใช้ในการระบุและทำการเชื่อมความสัมพัทธ์ของเม็ดสีและสารยึดเกาะในสองส่วนแท่นโกธิกสมัยศตวรรษที่15ได้ด้วย