文物身份鑒別，從人工主觀判斷轉向技術客觀核驗

為文物生成“數字指紋”

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博物館收藏的文物，安全保障很關鍵。保障文物身份安全、感知文物健康狀況，除了靠“火眼金睛”，還能靠什么？

天津大學聯合多家單位開展技術創新研究，為文物建立“數字指紋”庫，用硬核技術守護文物安全。

前不久，國家文物局部署推進全國國有博物館館藏文物安全管理專項行動，全面開展國有館藏文物盤庫清點和安全隱患排查整治工作。

我國是文物大國，海量的可移動文物涵蓋陶、瓷、青銅、漆木、書畫、玉石等多種材質，器型各異。隨著國內外文化交流日益頻繁，文物的流通、借調和展覽已成為常態。過去，博物館文物在保存和展覽過程中，進出庫管理主要靠人工標記。近年來，電子標簽的使用，使文物的進出都有了明確記錄，但這些標簽可與文物分離，仍存在隱患。

為確保文物“它是它”，解決國內外博物館界共同面臨的難題，天津大學聯合多家單位開展技術創新研究，為文物建立獨一無二的“數字指紋”，讓文物身份鑒別從人工主觀判斷轉向技術客觀核驗，守護文物安全。

需要建一個與本體不可分離的標識，確保“它是它”

博物館館藏文物全流程業務管理中，每一步都離不開身份安全保障。需求主要集中在兩方面：一是應對專業偽造、以假亂真的身份可信鑒別，二是應對多樣化文物流轉業務所需的身份高效確認。

“這都指向同一個問題：文物本體與身份標識的同一性判別。簡單來說，就是確保‘它是它’。”天津大學視覺智能實驗室負責人馮偉教授說。

傳統的文物身份鑒別與管理，高度依賴專家經驗與人眼判別，輔以紙質標簽、火漆印等物理標識，而這些物理標識與文物本體是分離的，人工判別容易出現失誤。同時，在文物頻繁流轉的場景中，人工盤點、交接中的身份確認耗時費力，難以滿足高效的管理需求。

隨著技術迭代，文物身份鑒別先后經歷了二維碼、無線射頻識別等外置數字標簽與多光譜（高光譜）、太赫茲成像等數字化采集階段，整體呈現數字化、智能化趨勢。其中無線射頻識別，是給文物貼一個帶芯片的微型“電子身份證”，用無線電波非接觸讀取，本質上還是給文物“外掛”一個數字標簽，與文物本體可物理分離。

“多光譜（高光譜）、太赫茲成像等技術可直接提取文物自身材質及內部結構特征，實現標識與本體綁定、無法剝離的目標。”天津大學視覺智能實驗室成員李楠博士介紹，“它們的短板是缺乏專用采集裝置和與之匹配的技術體系，通用設備體積大、成本高、適用面窄。”

將文物放大到微米級，比對其獨有的表面紋理特征

能否為文物建一個與本體不可分離的標識，同時又能快速鑒別其身份，兼顧安全與高效？

依托國家重點研發計劃“館藏文物數字指紋提取鑒別與身份智能管理關鍵技術”項目，由天津大學牽頭，聯合高校、文博機構等多家單位共同研發的文物指紋提取鑒別技術與裝備體系攻克了這個難題。用無損、非接觸的方式，給文物建立“數字指紋”。

這里的“指紋”，不是工匠制作器物時留下的指紋，而是文物放大到微米級，在微觀尺度下獨有的表面紋理特征。

走進天津大學視覺智能實驗室，玻璃箱體中的機械手臂正靈活移動角度，給瓷器花瓶拍攝圖像。工作人員在玻璃箱外輕點電腦鍵盤發出指令，機械臂末端的探頭自動對準瓶身某個關鍵點位，幾分鐘后，一組采集的微觀紋理圖像被進一步提取特征、安全編碼，存入數據庫——文物的“數字指紋”就此生成。

下次文物出庫巡展回來，只需把它放上設備載物臺，人工智能算法會自動找到當初那個“指紋”點位，重新拍攝、提取特征、與數據庫比對。單點鑒別不超過3分鐘，精度超過99.99%。

“它的原理是文物在微觀尺度下，物體表面呈現出隨機性特征，這種觀測尺度下物體材質呈現出的物理隨機性與人類指紋的原理相似，具備唯一性，且穩定、普遍存在，不可被復制。”馮偉解釋，只要將一個物體局部點位放大百倍，細到微米級，就會發現每個物體都有屬于自己的物理特性。

具體操作方法是通過設備拍攝圖像，并用人工智能算法進一步采集提取這些圖像中的視覺特征，系統會自動選擇關鍵點位進行編碼，生成文物“數字指紋”。

文物“數字指紋”標識生成后，如何保證下次比對時選取的是同一個點位？

“應用初期是通過人工原位比對，如今的創新在于實現了自主原位比對。”馮偉介紹，現在只需將文物放在設備載物臺上，裝備和算法會自動去尋找相應的指紋區域，并拍攝圖像、提取特征、比對鑒別，快速準確判定“它是它”。

2023年起，文物指紋提取鑒別技術在湖南省博物館、浙江的杭州市臨平博物館開展示范驗證工作。

“通過比對前后兩次采集的微觀視覺特性，可以實現高精度判別文物身份，這將為文物出庫、巡展等流轉業務中的文物身份安全提供強有力的技術支撐，對加強館藏文物安全管理發揮重要作用。”湖南省博物館館長段曉明說，湖南省博物館將對超1000件文物完成“指紋”錄入。

“文物醫生”精準捕捉狀態變化

這套“數字指紋”技術并非憑空出世。它的前身，是一套時空智能視覺感知技術和裝備體系，這也是一個能精準感知文物狀態和演變的“文物醫生”。

文物大多歷經數百年乃至上千年歲月，材質老化、結構劣化、環境侵蝕等問題普遍存在，絕大多數文物病害都不是瞬間爆發的“急重癥”，而是長期累積、緩慢發展的“慢性病”。

以古代壁畫為例，表面起甲、空鼓、酥堿、剝落等病害，往往是經年累月的溫濕度波動、鹽分在墻體內部遷移、微生物緩慢滋生共同作用的結果，整個過程隱蔽而漫長。

能否像日常體檢一樣，為文物建立全天候、高精度、動態化的監測體系？天津大學視覺智能實驗室研究團隊開發“人工智能+視覺”技術，讓機器“記住”文物過去的樣子，然后在同一位置、同一角度、相同光照下，精確復現、比對。

聽起來簡單，做起來難。“在一個復雜甚至極端環境中，對文物開展長周期精密測量、精準感知文物變化的難度要高于標準化工業場景。”李楠解釋，工業場景一般是恒溫恒濕、環境規整、標準統一，設備易于調試、運行，文物所處環境千差萬別，既可能是溫濕度波動劇烈、陰暗潮濕、空氣密閉的洞窟與庫房，也可能是露天野外、風吹雨淋的開放場所，環境干擾多。

團隊研發了一套面向復雜文物場景的時空智能視覺感知技術和裝備體系。簡單來說，對某件文物只需要提供一幅過去監測中記錄的清晰影像，哪怕是百年前的一張照片，憑借人工智能算法也能解讀出拍攝它時的相機位置和光照情況，并在當前場景中精準復現，在同一時空坐標里進行對比。通過這一技術，“文物醫生”對文物表面的變化感知精度能達到10微米，細度相當于一根頭發平均直徑的1/7。

這項成果已應用于敦煌莫高窟、故宮、頤和園、秦始皇陵兵馬俑、麥積山石窟等50余處重要遺產地與博物館，不斷為文物保護提供關鍵技術支撐。

從無法偽造的文物“數字指紋”，到能監測文物健康狀況的“文物醫生”，現代科技讓珍貴文物的身份可查詢、健康可感知，讓千年文明在科技守護下永續傳承、歷久彌新。（記者 龔相娟）