文物千年演变,往往以微米、毫米计,人眼难察,却关乎存亡。如何精准捕捉文物细微病害,为预防性保护提供科学依据?天津大学联合敦煌研究院、故宫博物院等单位,历经十余载攻关,研发出“面向复杂文物场景的时空智能视觉感知关键技术及应用”项目,获2025年度天津市科学技术奖技术发明一等奖。
走进敦煌莫高窟,幽暗的洞窟内,天津大学视觉智能团队的监测设备自动校准相机与光源,屏幕上,壁画一处细微起甲、脱落清晰显现。“千年文物的病害,往往始于微米级的细微演变,过去靠经验、靠肉眼,如同‘盲人摸象’,现在我们能让变化看得见、说得清、可追溯。”天津大学计算机科学与技术学院党委书记、院长冯伟说。
自“十二五”起,团队便扎根文物保护一线,直面行业三大痛点:文物变化缓慢难捕捉、大遗址场景难协同感知、技术手段难通用。不同于传统纯算法校正,团队首创物理复现成像条件核心技术,通过视觉导航让相机、光源精准回归历史拍摄位置,理论上可实现完全重合,从根源消除拍摄角度、光照差异带来的误差,监测精度高达10微米,相当于头发丝直径的十分之一。
从理论突破到装备研制,再到平台搭建,团队构建起“感知—分析—利用”全链条技术体系。自主研发的高精度监测设备、手机端巡查系统、无人机搭载模块,适配洞窟、遗址、博物馆等各类场景;覆盖12种病害类型的智能分析算法,可自动识别、量化文物病害;一体化服务云平台,让监测数据实时共享、高效应用。
这项源自天津的技术,已在全国21个省份71家文博单位落地生根,其中17家为世界文化遗产地。在敦煌莫高窟,技术持续应用十余年,覆盖十多个洞窟、上百个高危点位,将壁画监测周期从一年缩短至十余天,精准数据为洞窟开放管控、游客流量调控提供关键支撑;在故宫文华殿,团队通过监测顶部彩绘细微霉变,助力温湿度精准调控,平衡游客体验与文物保护;在文物修复现场,更能精准判断修复效果,让修复工作从“经验判断”转向“数据说话”。
“我们的技术,就是给文物做‘精准体检’,让保护更科学、更高效。”团队核心成员、天津大学计算机科学与技术学院副研究员张乾说。作为全国唯一聚焦文物本体表面监测的国家文物局重点科研基地依托单位,天津大学团队始终坚守“科技护文脉”的初心,坚持产学研用深度融合,与天津恒达文博等企业合作,让实验室技术走进全国博物馆。
