為文物建起“數字物紋”庫

5月29日，記者走進由天津大學智慧與計算學部馮偉教授團隊領銜的“館藏文物數字指紋提取鑒別與身份智慧管理關鍵技術”項目實驗現場，只見在實驗室中，一台顯微探頭相機在精密的機器臂操縱下，圍繞著一尊古樸的“青銅鼎”進行自動定位、精確對焦以及圖像資訊採集。旁邊的電腦螢幕上，實時展示著相機捕獲的細緻畫面。最終，一個比頭髮絲還細的點位，經過上百倍放大，清晰地出現在螢幕上。

在這微觀的世界裏，即便是一個“小點”，也蘊含著豐富的資訊，可以與先前採集的圖像進行詳盡比對。

借助先進的數字化技術，項目團隊發掘出每件文物獨一無二的微觀特徵，進而構建出文物的數字指紋（以下簡稱“數字物紋”），以此實現文物身份的快速鑒別與確認，即快速鑒別“它是它”。這正是擔任國家文物局“文物本體表面監測與分析研究”重點科研基地主任的馮偉所主導的工作。截至目前，該技術已成功讓湖南博物院（湖南省文物鑒定中心）400件珍貴文物擁有了“數字物紋”。

文物有了可信可靠的“身份證”

據介紹，文物身份安全是文物安全不可或缺的一環。目前，我國已有備案博物館6833家，國有可移動文物更是多達1.08億件（套）。這些館藏文物不僅數量龐大，而且材質和器型種類繁多。

隨著國內外文化交流日益頻繁，文物的流通、借調和展覽已成為常態。

在過去，博物館文物的保存和展覽過程中，進出庫管理主要靠人工標記。儘管近年來電子標簽的使用，使得文物的進出都有了明確記錄，但這些標簽可與文物分離，因此仍存在使用高倣贗品進行“以假換真”的隱患。這種隱患難以單純依靠人工經驗來徹底消除。

如何確保“它是它”，已成為國內外博物館界共同面臨的難題。

“目前，館藏文物身份安全的主要問題在於缺乏一種無痕、無損、適用面廣且安全可靠的鑒別手段。”馮偉教授解釋道，“我們就是要構建一個‘數字物紋’庫，為這些珍貴的館藏文物提供更加完備的身份安全保障。”

為此，包括馮偉教授團隊在內的多家單位，從總體設計、技術突破、裝備研發和示範驗證四個維度共同進行科研攻關。他們的目標是將文物“數字物紋”這一全新技術打造成一個全場景、全週期、全安全級別的館藏文物身份保護與管理解決方案，同時建立起相應的裝備體系和標準規範。這一系列舉措預計將極大提升我國館藏文物身份安全保護與管理的水準。

自動鑒別“它是它”只需幾分鐘

構建“數字物紋”是一項高度精密且創新的技術，最核心的技術環節是實現從宏觀到微觀連續尺度的自主原位比對。

以青銅器為例，這一技術需要從器身上精準採集特定的點位作為“物紋”資訊，且在展覽結束後，要能準確找到當初採集“物紋”的精確位置，並進行自動比對鑒別。

由於採集的點位尺寸達到了10微米級，環境中光線的細微變化或點位定位的微小誤差，都可能對採集到的“物紋”圖像資訊造成極大的影響，甚至使其變得“面目全非”。

“我們利用立體視覺和人工智慧的方法，實現了對文物在三維空間內從宏觀到微觀的六自由度自主定位和識別，而且這一過程無需依賴相機標定。”馮偉教授介紹道，“我們還實現了光照條件的自動還原，以及手眼物坐標係的快速統一。我們的原型系統能在幾分鐘內自動判斷一件文物的真實身份，而且所提取的‘數字物紋’在機理上保證了難以物理偽造。”

值得一提的是，即使文物的原始資訊已經時過境遷，拍攝環境和設備也無從追溯，馮偉團隊依然能夠通過這種技術實現對原始資訊的精確比對。

“最近，我們實現了對百年前伯希和拍攝的文物照片的原位比對。”馮偉教授介紹，雖然無法得知百年前拍攝時使用的相機型號，但通過人工智慧技術，團隊僅使用一張歷史圖像和幾張當前觀測圖像，就能自動學習出一個虛擬鏡頭，並將其應用於現代相機上，從而實現與百年前伯希和拍攝照片的測量級原位比對。這可謂是世界上第一次做到讓相機“穿越”百年。

據了解，“數字物紋”技術將在湖南博物院、杭州市臨平博物館等單位進行更大規模的示範驗證。

湖南博物院數據中心主任何也表示：“‘數字物紋’技術基於電腦視覺原理和人工智慧演算法，能夠提取文物固有的微觀視覺特性。通過比對前後兩次採集的微觀視覺特性，我們可以實現高精度判別文物身份。這將為文物出庫、巡展等流轉業務中的文物身份安全提供強有力的技術支撐。”