西北大学文博学院使用SOC710进行文物考古研究

北京安洲科技有限公司是一家专业的遥感成像光谱服务商， 公司具有一支由实力雄厚的科研技术人员组成的团队，与中国科学院、中国农科院、中国林科院、中国农业大学、国家气象局，北京大学等单位建立了紧密的合作关系并聘有科学顾问，最大程度上给予客户全面而专业的技术服务。

本次受到西北大学文博学院的邀请，对其从西安出土的文物进行高光谱无损检测的研究工作。仪器来自于美国SOC公司生产的SOC710E和SOC710SWIR（仪器参数如表1，2所示），该仪器采用双光路内置推扫技术，避免了图像的畸变，操作简便且能够搭载显微镜进行细小样品的显微光谱成像。

表1 SOC710E技术参数

表2 SOC710SWIR技术参数

本次采集的样本主要有秦朝末期扁壶和商周时期酒樽（如图1所示），分别使用SOC710E和SOC710SWIR成像光谱仪进行高光谱图像的采集（如图2所示）。

图1 秦朝末期扁壶（左）与商周时期酒樽（右）

图2 文物高光谱图像采集过程

通过ENVI软件采集得到图4扁壶同一位置（红色方形区域中心点）的400-1000nm和900-1700nm的光谱信息，并通过插值法获得400-1700nm下的光谱曲线，使用凸包算法对原始光谱进行预处理得到如图3所示的光谱曲线。将获得的光谱曲线导入到SOC配套的矿物光谱库匹配软件中，可获得该条光谱曲线所对应的矿物成分，如下图4所示，蓝色的曲线为扁壶的光谱曲线，红色的为单矿物库匹配光谱曲线，其匹配得到的磁赤铁矿的准确度为0.898。图5所示为扁壶光谱匹配矿物样例照片及部分匹配结果信息。

图3 预处理后光谱曲线

图4 扁壶光谱矿物匹配结果

图5 磁赤铁矿照片及部分匹配结果信息

        通过ENVI软件采集得到酒樽同一位置的400-1000nm和900-1700nm的光谱信息，并通过插值法获得400-1700nm下的光谱曲线，使用凸包算法对原始光谱进行预处理获得如图6所示的光谱曲线。将获得的光谱曲线导入到SOC配套的矿物光谱库匹配软件中，可获得该条光谱曲线所对应的矿物成分。   

图6 预处理后光谱曲线

图7 酒樽全波段光谱矿物匹配结果

如图7所示，蓝色的曲线为酒樽的光谱曲线，红色的为矿物库匹配光谱曲线，其匹配得到的黄铁矿的准确度为0.672，匹配精确度较低，SOC自带匹配光谱库中还可以任意选定特征波段进行光谱匹配，图8所示为选取400-484nm、522-755nm、814-971nm和1479-1651nm进行光谱库的匹配，其镁斜绿泥石匹配精确度为0.833。图9所示为酒樽光谱匹配矿物样例照片及部分匹配结果信息。

图8 酒樽特征波段光谱矿物匹配结果

图9 镁斜绿泥石照片及部分匹配结果信息

         高光谱成像技术在不与被测物体接触的情况下，记录目标物体的电磁辐射、反射等光谱信息，从而揭示其目标物的特征、性质及其变化规律。在考古研究中，使用成像高光谱测定其图像和光谱信息，配合在线匹配光谱库能够快速的识别和被测物体相同或相近的物质，为考古发现工作提供技术支持。