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基于注意力机制的高光谱图像降维在纸质文物霉斑识别的研究
1
作者
汤斌
贺渝龙
+6 位作者
唐欢
龙邹荣
王建旭
谭博文
覃丹
罗希玲
赵明富
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
北大核心
2025年第1期246-255,共10页
纸质文物作为文物传承的重要工具,用于记录不同时期人类历史及人文风貌,其在保存过程中极易受到霉菌等微生物的侵害。霉菌会加速纤维素的降解,在纸张表面生成霉斑,并且散落的孢子会随空气流动大范围传播,增加其他纸质文物发生霉变的风...
纸质文物作为文物传承的重要工具,用于记录不同时期人类历史及人文风貌,其在保存过程中极易受到霉菌等微生物的侵害。霉菌会加速纤维素的降解,在纸张表面生成霉斑,并且散落的孢子会随空气流动大范围传播,增加其他纸质文物发生霉变的风险。因此,定期对纸质文物进行霉斑检测对了解纸质文物现状和纸质文物修复至关重要。高光谱成像技术是一种非接触性、非破坏性的检测技术,能同时获得空间数据和光谱数据,与计算机技术结合可以实现纸质文物的大批次实时无损检测。针对黑曲霉这一广泛出现的霉菌,提出一种基于注意力机制的高光谱数据降维方法,通过采集其高光谱数据,实现了高光谱冗余数据的自适应预处理。采集了来自重庆中国三峡博物馆提供的20份纸质文物黑曲霉霉斑样本,使用ENVI软件分析得出在413~855 nm波段范围内,黑曲霉霉斑感染区域和健康区域的平均光谱曲线,平均反射率差异明显;在855~1021 nm波段范围内,黑曲霉霉斑感染区域和墨迹区域的平均光谱曲线,平均反射率差异明显。文中将所提出方法与传统主成分分析和独立成分分析预处理方法分别处理原始高光谱数据,并将结果在经典U-Net、SegNet、DeepLabV3+和PSPNet四个语义分割网络上进行了对比。结果表明,该算法预处理的数据在U-Net和SegNet经典网络中有明显优势,相较于主成分分析法和独立成分分析法,霉斑识别精度取得了较大提升达到89.49%和88.46%,验证了本文所提出算法的有效性,为文物保护领域提供有效的支撑和新的思路。
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关键词
高光谱数据预处理
霉斑识别
纸质文物
注意力机制
图像分割
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职称材料
题名
基于注意力机制的高光谱图像降维在纸质文物霉斑识别的研究
1
作者
汤斌
贺渝龙
唐欢
龙邹荣
王建旭
谭博文
覃丹
罗希玲
赵明富
机构
重庆理工大学
馆藏文物有害生物控制研究国家文物局重点科研基地(重庆中国三峡博物馆)
出处
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
北大核心
2025年第1期246-255,共10页
基金
国家重点研发计划项目(2020YFC1522500)
重庆市教委科学技术研究项目(KJQN202201110)
+2 种基金
重庆市科委技术创新与应用发展专项一般项目(cstc2020jscx-msxmX0097)
重庆市高校创新研究项目(CXQT21035)
重庆市研究生科研创新项目(CYS23660)资助。
文摘
纸质文物作为文物传承的重要工具,用于记录不同时期人类历史及人文风貌,其在保存过程中极易受到霉菌等微生物的侵害。霉菌会加速纤维素的降解,在纸张表面生成霉斑,并且散落的孢子会随空气流动大范围传播,增加其他纸质文物发生霉变的风险。因此,定期对纸质文物进行霉斑检测对了解纸质文物现状和纸质文物修复至关重要。高光谱成像技术是一种非接触性、非破坏性的检测技术,能同时获得空间数据和光谱数据,与计算机技术结合可以实现纸质文物的大批次实时无损检测。针对黑曲霉这一广泛出现的霉菌,提出一种基于注意力机制的高光谱数据降维方法,通过采集其高光谱数据,实现了高光谱冗余数据的自适应预处理。采集了来自重庆中国三峡博物馆提供的20份纸质文物黑曲霉霉斑样本,使用ENVI软件分析得出在413~855 nm波段范围内,黑曲霉霉斑感染区域和健康区域的平均光谱曲线,平均反射率差异明显;在855~1021 nm波段范围内,黑曲霉霉斑感染区域和墨迹区域的平均光谱曲线,平均反射率差异明显。文中将所提出方法与传统主成分分析和独立成分分析预处理方法分别处理原始高光谱数据,并将结果在经典U-Net、SegNet、DeepLabV3+和PSPNet四个语义分割网络上进行了对比。结果表明,该算法预处理的数据在U-Net和SegNet经典网络中有明显优势,相较于主成分分析法和独立成分分析法,霉斑识别精度取得了较大提升达到89.49%和88.46%,验证了本文所提出算法的有效性,为文物保护领域提供有效的支撑和新的思路。
关键词
高光谱数据预处理
霉斑识别
纸质文物
注意力机制
图像分割
Keywords
Hyperspectral data preprocessing
Mole spots detection
Paper artifacts
Attention mechanism
Image segmentation
分类号
TN29 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
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作者
出处
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1
基于注意力机制的高光谱图像降维在纸质文物霉斑识别的研究
汤斌
贺渝龙
唐欢
龙邹荣
王建旭
谭博文
覃丹
罗希玲
赵明富
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
北大核心
2025
0
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