Imagerie hyperspectrale : un outil de détection non destructif pour déchiffrer les « codes invisibles » des chefs-d'œuvre de la Renaissance

Pour commémorer le 500e anniversaire de la mort de Raphaël, la Galleria Borghese de Rome a utilisé un réflecteurImagerie hyperspectrale(HSI) combiné avec la fluorescence à rayons X macro (MA-XRF) pour compléter une inspection non destructive en image complète, sous millimètre du chef-d'œuvre de la Renaissance "La déposition" (Baglioni Entombment).Cette technologie est comme donner à une peinture célèbre une "tomodensitométrie spectrale non invasive", " pénétrant les couches de pigment pour révéler des dessins, des traces de modifications, et des codes de pigment cachés depuis plus de 500 ans, nous permettant de comprendre l'ensemble du processus créatif du maître.

I. Qu'est-ce que l'imagerie hyperspectrale?

L'imagerie hyperspectrale, en termes simples, est un "deux en un" de "imagerie + spectroscopie".Il enregistre l'information spectrale complète de chaque pixel, de la lumière visible à l'infrarouge à ondes courtes (400 ∼ 1700 nm), transformant une photo ordinaire en un cube de données en trois dimensions disponible pour une analyse approfondie.

Le scanner hyperspectral infrarouge à ondes courtes en infrarouge proche visible utilisé dans cette étude a été spécialement conçu pour les reliques culturelles: il adopte un scanner à balais à très haute résolution,et l'éclairage est concentré sur une zone étroite, ce qui ne cause pratiquement aucun dommage à la peinture; même face à des panneaux en bois incurvés, une image claire peut être garantie grâce à la correction optique.L'équipe de recherche a scanné l'ensemble du tableau en 8 segments et les a ensuite cousus avec précision pour obtenir des données spectrales ultra-grandes, en réalisant une analyse à cadre complet, à angle mort zéro, s'éloignant complètement des limites de l'échantillonnage traditionnel en un seul point.

II. Voir les "créations invisibles" de Raphaël

La plus grande capacité de l'imagerie hyperspectrale est de voir les informations sous-jacentes invisibles à l'œil nu.Avec l'aide d'algorithmes tels que l'analyse des composants principaux (PCA) et la fraction minimale de bruit (MNF) pour traiter les données spectrales, "contenu invisible" dans le cadre émerge un par un.

Dans le ciel d'arrière-plan, le traitement spectrale découvert de façon inattendue couvrait les premiers paysages: les arbres et la végétation clairement délimités à l'origine ont été plus tard adoucis par Raphaël pour se fondre dans le ciel bleu,Les formes des montagnes ont également changé de nettes à arrondies.Ces traces de modification dans les couches moyennes de pigment sont des preuves clés difficiles à capturer avec les infrarouges traditionnels ou les rayons X., rétablissant directement le processus d'ajustement de la composition du maître.

La réflectographie infrarouge traditionnelle ne peut voir clairement que des lignes à base de carbone.alors que l'imagerie hyperspectrale – en sélectionnant les bandes infrarouges optimales et en synthétisant des images en fausse couleur – présente clairement des sous-traits plus fins: éclosant sur les visages des personnages masculins et les contours lourds sur les joues et les lèvres de la Vierge Marie, qui étaient auparavant complètement cachés.Cela prouve que les dessins de Raphaël ont été réalisés en plusieurs étapes en utilisant différents matériaux, ce qui rend le processus créatif beaucoup plus complexe que prévu.

III. L'hyperspectral + XRF déchiffre le code du pigment rouge

L'imagerie hyperspectrale à elle seule ne peut pas déterminer complètement les composants du pigment; lorsqu'elle est utilisée conjointement avec MA-XRF, elle forme un duo doré "spectroscopie moléculaire + analyse élémentaire",C'est le code rouge de cette peinture..

Les chercheurs ont utilisé la cartographie d'angle spectrale (SAM) pour diviser le rouge en trois types de caractéristiques spectrales: deux types correspondant à des lacs rouges et un type correspondant à du vermillon.en croisant la carte de distribution des éléments à partir de la fluorescence à rayons X: les signaux de mercure (Hg) n'apparaissaient que dans les zones vermilion, les signaux de potassium (K) confirmaient les lacs rouges, et le fer (Fe) n'était pas lié au rouge, à l'exclusion du rouge d'oxyde de fer.

Finalement, il a été confirmé: Raphaël n'a utilisé que deux matériaux rouges, le vermillon et le lac rouge, et a utilisé trois techniques: application d'une seule couche d'épaisseur, vitrage multicouche,et le lac rouge sur le vermillon pour créer de riches couchesSeul le personnage principal, Grifonetto, utilisait " base vermillon + vitrage rouge du lac " pour souligner son statut.

IV. La future technologie de base de la protection des reliques culturelles

Cette coopération transfrontalière entre la technologie et l'art démontre pleinement la valeur unique de l'imagerie hyperspectrale dans la protection des reliques culturelles: une pénétration profonde et totalement non destructive,analyse globale, et de l'archivage des données.

Il ne nécessite pas d'échantillonnage et aucun dommage à la peinture pour excaver des dessins, des couches, des pigments et des traces de restauration, devenant un outil standard pour la recherche, la restauration,et la protection numérique.

Des sous-traits invisibles aux compositions couvertes et ensuite aux formules de pigments précises,imagerie hyperspectraleCe n'est pas seulement une technologie de pointe, mais un pont reliant l'histoire de l'art et la science des matériaux,Protéger et décoder le patrimoine culturel le plus précieux de l'humanité de la manière la plus douce.