文物保護(hù)是文博領(lǐng)域的核心使命，其核心目標(biāo)是“預(yù)防文物損毀、延緩文物老化、修復(fù)文物破損”，實現(xiàn)文物的長效傳承。傳統(tǒng)的文物保護(hù)方式，以“被動修復(fù)”為主，即文物出現(xiàn)損毀后再進(jìn)行修復(fù)，且依賴人工檢測與經(jīng)驗判斷，難以實現(xiàn)對文物病害的早期發(fā)現(xiàn)、實時監(jiān)測，也無法應(yīng)對大規(guī)模文物的保護(hù)需求。計算機(jī)視覺技術(shù)的應(yīng)用，推動文物保護(hù)從“被動修復(fù)”向“主動預(yù)防、智能化監(jiān)測”轉(zhuǎn)型，通過高精度檢測、實時監(jiān)測、科學(xué)分析，構(gòu)建數(shù)字化、智能化的長效保護(hù)體系，為文物保護(hù)提供科學(xué)支撐，最大限度地延緩文物老化，減少文物損毀。

目前，計算機(jī)視覺技術(shù)在文物保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用，重點聚焦“文物病害檢測、文物狀態(tài)實時監(jiān)測、文物材質(zhì)分析、文物保護(hù)方案優(yōu)化”四大核心場景，覆蓋石質(zhì)、木質(zhì)、陶瓷、金屬、紡織品等多種文物類型，下面結(jié)合具體場景與案例，詳細(xì)拆解其應(yīng)用邏輯與實操價值。

（一）文物病害的早期檢測與精準(zhǔn)識別：防患于未然

文物病害的早期發(fā)現(xiàn)與精準(zhǔn)識別，是文物保護(hù)的關(guān)鍵——只有及時發(fā)現(xiàn)文物的潛在病害，才能采取針對性的預(yù)防措施，延緩病害發(fā)展，避免文物出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的損毀。傳統(tǒng)的病害檢測，依賴保護(hù)人員的肉眼觀察與經(jīng)驗判斷，難以發(fā)現(xiàn)細(xì)微的潛在病害（如文物內(nèi)部的裂紋、顏料層的微小起甲），且識別精度低、效率低，而計算機(jī)視覺技術(shù)通過高精度圖像采集與智能化分析，能夠?qū)崿F(xiàn)病害的早期檢測與精準(zhǔn)識別，為預(yù)防措施的制定提供科學(xué)依據(jù)。

1. 核心應(yīng)用場景與邏輯：

（1）石質(zhì)文物病害檢測：石質(zhì)文物（如雕塑、石碑、古建筑墻體）的常見病害包括風(fēng)化、裂隙、侵蝕、霉變等，這些病害早期往往較為細(xì)微，肉眼難以察覺。通過高分辨率相機(jī)、激光掃描設(shè)備，采集石質(zhì)文物的表面圖像與三維數(shù)據(jù)，結(jié)合模式識別算法，分析圖像中的紋理變化、灰度差異，精準(zhǔn)識別細(xì)微的裂隙、風(fēng)化痕跡、侵蝕區(qū)域，甚至能夠通過圖像分析，判斷裂隙的深度與發(fā)展趨勢，及時發(fā)現(xiàn)潛在病害。例如，對龍門石窟的石質(zhì)雕塑進(jìn)行病害檢測，工作人員通過激光掃描采集雕塑的三維數(shù)據(jù)，結(jié)合圖像分析算法，識別雕塑表面的細(xì)微裂隙與風(fēng)化區(qū)域，標(biāo)記病害的嚴(yán)重程度與分布范圍，為后續(xù)的加固、防風(fēng)化處理提供精準(zhǔn)參考，延緩雕塑的風(fēng)化速度。

（2）壁畫病害檢測：壁畫的常見病害包括起甲、空鼓、霉變、褪色、破損等，其中起甲、空鼓等病害早期隱藏在顏料層下方，肉眼難以發(fā)現(xiàn)，若不及時處理，會導(dǎo)致顏料層脫落、畫面破損。通過多光譜采集技術(shù)，采集壁畫的多光譜圖像，結(jié)合深度學(xué)習(xí)算法，分析圖像中的光譜變化與紋理差異，精準(zhǔn)識別隱藏在顏料層下方的起甲、空鼓區(qū)域，同時識別霉變、褪色等表面病害，明確病害的類型、分布范圍與嚴(yán)重程度，為加固、脫鹽等預(yù)防措施的制定提供依據(jù)。

（3）紡織品文物病害檢測：紡織品文物（如絲綢、麻布）質(zhì)地脆弱，易出現(xiàn)破損、霉變、蟲蛀、老化等病害，早期病害往往較為細(xì)微，肉眼難以察覺。通過高分辨率相機(jī)、顯微相機(jī)，采集紡織品文物的表面圖像，結(jié)合圖像分析算法，識別細(xì)微的破損痕跡、霉變斑點、蟲蛀孔洞，同時分析紡織品的纖維狀態(tài)，判斷文物的老化程度，及時采取防蟲、防霉、加固等措施，避免病害進(jìn)一步發(fā)展。例如，對馬王堆漢墓出土的絲綢文物進(jìn)行病害檢測，工作人員通過顯微相機(jī)采集絲綢的纖維圖像，結(jié)合算法分析，識別細(xì)微的蟲蛀孔洞與纖維老化痕跡，制定針對性的防蟲、加固方案，實現(xiàn)文物的長效保護(hù)。

2. 典型案例：敦煌莫高窟壁畫病害智能檢測系統(tǒng)?？蒲腥藛T基于計算機(jī)視覺技術(shù)，構(gòu)建了壁畫病害智能檢測系統(tǒng)，通過多光譜相機(jī)采集壁畫圖像，結(jié)合深度學(xué)習(xí)算法，能夠自動識別壁畫的起甲、空鼓、霉變、破損等6類常見病害，識別精度達(dá)到95%以上，能夠發(fā)現(xiàn)肉眼難以察覺的細(xì)微病害。該系統(tǒng)不僅能夠精準(zhǔn)識別病害，還能標(biāo)記病害的分布范圍、嚴(yán)重程度，生成病害檢測報告，為保護(hù)人員制定針對性的保護(hù)方案提供科學(xué)依據(jù)，同時能夠跟蹤病害的發(fā)展趨勢，及時調(diào)整保護(hù)措施，實現(xiàn)了壁畫病害的早期預(yù)防與精準(zhǔn)治理，有效延緩了壁畫的損毀速度。

（二）文物狀態(tài)的實時監(jiān)測：動態(tài)守護(hù)文物安全

文物的狀態(tài)會隨著環(huán)境（溫度、濕度、光照、空氣質(zhì)量）的變化而不斷變化，若環(huán)境參數(shù)超出文物保護(hù)的適宜范圍，會加速文物的老化與損毀（如高溫高濕會導(dǎo)致壁畫霉變、紡織品腐朽，強(qiáng)光會導(dǎo)致文物顏料褪色）。傳統(tǒng)的文物狀態(tài)監(jiān)測，依賴人工定期檢測環(huán)境參數(shù)與文物狀態(tài)，效率低、誤差大，無法實現(xiàn)實時監(jiān)測與及時預(yù)警，而計算機(jī)視覺技術(shù)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)文物狀態(tài)的實時監(jiān)測與智能預(yù)警，動態(tài)守護(hù)文物安全。

1. 核心應(yīng)用邏輯：① 監(jiān)測設(shè)備部署：在博物館、文物保護(hù)單位，部署高分辨率攝像頭、環(huán)境傳感器（溫度、濕度、光照、空氣質(zhì)量傳感器）、激光監(jiān)測設(shè)備等，實現(xiàn)對文物本身與周邊環(huán)境的全方位監(jiān)測；② 實時數(shù)據(jù)采集：通過攝像頭實時采集文物的表面狀態(tài)圖像，通過環(huán)境傳感器實時采集周邊環(huán)境參數(shù)，將圖像數(shù)據(jù)與環(huán)境數(shù)據(jù)實時傳輸至后臺管理系統(tǒng)；③ 智能化分析：通過計算機(jī)視覺算法，對實時采集的文物圖像進(jìn)行分析，對比歷史圖像，判斷文物狀態(tài)的變化（如是否出現(xiàn)新的病害、病害是否加?。?；同時，結(jié)合環(huán)境數(shù)據(jù)，分析環(huán)境參數(shù)對文物狀態(tài)的影響，判斷環(huán)境參數(shù)是否超出適宜范圍；④ 智能預(yù)警：當(dāng)檢測到文物出現(xiàn)新的病害、病害加劇，或環(huán)境參數(shù)超出適宜范圍時，后臺系統(tǒng)自動發(fā)出預(yù)警提示，通知保護(hù)人員及時采取措施，避免文物受到進(jìn)一步損毀；⑤ 數(shù)據(jù)存檔與分析：將實時監(jiān)測的數(shù)據(jù)與圖像進(jìn)行存檔，形成文物狀態(tài)的動態(tài)數(shù)據(jù)庫，通過數(shù)據(jù)分析，總結(jié)文物狀態(tài)的變化規(guī)律與環(huán)境影響因素，為后續(xù)的保護(hù)方案優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。

2. 典型案例：故宮博物院文物實時監(jiān)測系統(tǒng)。故宮博物院基于計算機(jī)視覺與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建了全覆蓋的文物實時監(jiān)測系統(tǒng)，在各個展廳、文物庫房部署了高分辨率攝像頭與環(huán)境傳感器，實時監(jiān)測文物的狀態(tài)與周邊環(huán)境。例如，對故宮的陶瓷文物，通過攝像頭實時采集文物的表面圖像，結(jié)合算法分析，判斷文物是否出現(xiàn)裂紋、破損；對書畫文物，實時監(jiān)測展廳的溫度、濕度、光照強(qiáng)度，當(dāng)光照強(qiáng)度超出適宜范圍（避免書畫褪色），系統(tǒng)自動發(fā)出預(yù)警，調(diào)整展廳的燈光；對古建筑，通過激光監(jiān)測設(shè)備，實時監(jiān)測建筑構(gòu)件的變形與位移，避免建筑出現(xiàn)坍塌風(fēng)險。該系統(tǒng)實現(xiàn)了文物狀態(tài)的動態(tài)監(jiān)測與智能預(yù)警，有效降低了文物損毀的風(fēng)險，為故宮文物的長效保護(hù)提供了堅實支撐。

（三）文物材質(zhì)分析與保護(hù)方案優(yōu)化：科學(xué)保護(hù)，精準(zhǔn)施策

不同材質(zhì)的文物，其老化規(guī)律、病害類型、保護(hù)需求存在較大差異，只有精準(zhǔn)分析文物的材質(zhì)成分，才能制定針對性的保護(hù)方案，實現(xiàn)文物的科學(xué)保護(hù)。傳統(tǒng)的文物材質(zhì)分析，依賴化學(xué)檢測、物理檢測等方式，不僅操作復(fù)雜、成本高，且可能對文物造成輕微損傷，而計算機(jī)視覺技術(shù)通過光譜分析、圖像分析等非接觸式方式，能夠精準(zhǔn)分析文物的材質(zhì)成分與老化狀態(tài)，為保護(hù)方案的優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。

1. 核心應(yīng)用邏輯：① 多光譜/ hyperspectral 采集：通過多光譜相機(jī)、hyperspectral 相機(jī)，采集文物在不同光譜波段的圖像，不同材質(zhì)、不同成分的物質(zhì)，在不同光譜波段的反射率、吸收率存在差異，通過光譜圖像，可精準(zhǔn)分析文物的材質(zhì)成分（如顏料成分、金屬材質(zhì)、纖維成分）；② 材質(zhì)識別與分析：通過模式識別算法，對比光譜數(shù)據(jù)庫中的標(biāo)準(zhǔn)材質(zhì)光譜，識別文物的材質(zhì)成分，同時分析材質(zhì)的老化狀態(tài)（如金屬的銹蝕程度、紡織品的纖維老化程度、顏料的褪色程度）；③ 保護(hù)方案優(yōu)化：根據(jù)材質(zhì)分析結(jié)果與老化狀態(tài)，結(jié)合文物的病害類型，制定針對性的保護(hù)方案——例如，對于銹蝕的金屬文物，根據(jù)銹蝕成分，制定脫鹽、防銹的保護(hù)方案；對于褪色的壁畫，根據(jù)顏料成分，選擇合適的修復(fù)顏料與修復(fù)工藝；對于老化的紡織品，制定防蟲、防霉、加固的保護(hù)方案；④ 保護(hù)效果驗證：通過計算機(jī)視覺技術(shù)，定期采集文物的圖像與光譜數(shù)據(jù)，分析保護(hù)措施實施后的文物狀態(tài)變化，驗證保護(hù)效果，根據(jù)驗證結(jié)果，調(diào)整優(yōu)化保護(hù)方案，確保保護(hù)效果的科學(xué)性與有效性。

2. 典型案例：秦始皇陵兵馬俑材質(zhì)分析與保護(hù)。秦始皇陵兵馬俑為陶質(zhì)彩繪文物，其顏料成分復(fù)雜，且歷經(jīng)千年，顏料層易出現(xiàn)褪色、起甲、脫落等問題?？蒲腥藛T采用 hyperspectral 采集技術(shù)，采集兵馬俑的光譜圖像，通過計算機(jī)視覺算法，精準(zhǔn)分析兵馬俑的顏料成分（如朱砂、石青、石綠、鉛白等），同時分析顏料層的老化狀態(tài)與病害類型。根據(jù)分析結(jié)果，制定了針對性的保護(hù)方案——采用專用的加固劑，對顏料層進(jìn)行加固，防止顏料脫落；控制兵馬俑展廳的溫度、濕度與光照，延緩顏料褪色；定期通過光譜分析，監(jiān)測顏料層的狀態(tài)，調(diào)整保護(hù)措施。通過這種科學(xué)的保護(hù)方式，有效延緩了兵馬俑顏料層的老化與損毀，實現(xiàn)了兵馬俑的長效保護(hù)。

（四）文物數(shù)字化存檔：實現(xiàn)文物的永久傳承與安全備份

文物的物理形態(tài)會隨著時間推移不斷損毀，甚至消失，而數(shù)字化存檔是實現(xiàn)文物永久傳承的重要方式。計算機(jī)視覺技術(shù)通過高精度采集與三維重構(gòu)，構(gòu)建文物的高精度數(shù)字模型，實現(xiàn)文物信息的完整記錄與永久保存，即使文物本身遭到不可逆轉(zhuǎn)的損毀，其數(shù)字模型依然能夠完整保留，為后續(xù)的研究、修復(fù)、展示提供依據(jù)，同時實現(xiàn)文物信息的安全備份，避免因自然災(zāi)害、人為破壞等因素導(dǎo)致文物信息的丟失。

目前，國內(nèi)外眾多文博單位都在推進(jìn)文物數(shù)字化存檔工作，通過計算機(jī)視覺技術(shù)，對館藏文物進(jìn)行全方位的采集與數(shù)字化重構(gòu)，構(gòu)建文物數(shù)字檔案庫。例如，故宮博物院啟動的“數(shù)字故宮”項目，通過激光掃描、高分辨率采集等技術(shù)，對故宮的館藏文物、古建筑進(jìn)行數(shù)字化存檔，構(gòu)建了涵蓋百萬件文物的數(shù)字檔案庫，實現(xiàn)了文物信息的永久保存與便捷查詢；敦煌研究院的“數(shù)字敦煌”項目，對莫高窟的洞窟、壁畫、彩塑進(jìn)行數(shù)字化采集與存檔，構(gòu)建了敦煌壁畫數(shù)字檔案，不僅實現(xiàn)了壁畫的長效保護(hù)，還通過互聯(lián)網(wǎng)向全球展示，讓更多人能夠領(lǐng)略敦煌文化的魅力。