來自佐治亞理工學(xué)院和佐治亞理工學(xué)院-洛林分校的研究人員在一個(gè)多學(xué)科項(xiàng)目中采用太赫茲成像和信號處理技術(shù)來觀察一個(gè)16世紀(jì)的鉛制葬禮十字架被腐蝕的表面背后。這項(xiàng)工作由電子和計(jì)算機(jī)工程學(xué)院（ECE）教授David Citrin領(lǐng)導(dǎo)，匯集了圖像科學(xué)家、專門研究考古物品的化學(xué)家和藝術(shù)史學(xué)家，以揭示被時(shí)間隱藏的信息：主禱文的銘文。

"我們的方法使我們能夠閱讀隱藏在已經(jīng)被腐蝕的物品之下的文字，這個(gè)過程也許已經(jīng)有幾百年了，"亞歷山大-洛凱說，他是ECE的兼職教授，也是佐治亞理工學(xué)院-法國國家科學(xué)研究中心IRL2958的研究員，這是位于法國梅茲的佐治亞理工學(xué)院-洛林校區(qū)的國際聯(lián)合研究實(shí)驗(yàn)室。"顯然，能夠在不損害物體的情況下獲取這種信息的方法對考古學(xué)家來說是非常有意義的。"

該研究報(bào)告于2022年3月2日發(fā)表在《科學(xué)報(bào)告》雜志上。

這個(gè)由鉛板切割而成的十字架是在法國雷米雷蒙的一個(gè)中世紀(jì)修道院的墓地里發(fā)現(xiàn)的，那里距離佐治亞理工學(xué)院洛林校區(qū)有幾個(gè)小時(shí)的車程。它被稱為Croix d'absolution，是一種可以追溯到中世紀(jì)的殉葬十字架，在法國、德國和英國的遺址中都有發(fā)現(xiàn)。

雷米雷蒙的查爾斯-德-布魯耶博物館館長、該研究的共同作者Aurélien Vacheret說："這種類型的十字架上通?？逃衅矶\文或關(guān)于死者的信息。人們認(rèn)為他們的目的是尋求一個(gè)人的赦免，促進(jìn)他們進(jìn)入天堂。"

(a)去除腐蝕前的原始十字架，(b)后處理后的最終太赫茲圖像，以及(c)去除腐蝕后的十字架上的銘文對比。資料來源：佐治亞理工學(xué)院-洛林

博物館將十字架借給了Citrin的實(shí)驗(yàn)室，希望該團(tuán)隊(duì)能夠利用成像技術(shù)使不可見的東西變得可見。Citrin和他的小組專門從事非破壞性評估，并開發(fā)了一些技術(shù)，可以在不改變或破壞其原始形式的情況下對物體的隱藏層進(jìn)行詳細(xì)檢查。他們的工作通常有工業(yè)應(yīng)用，如檢測飛機(jī)機(jī)身的損壞，但該小組接受了檢查十字架的機(jī)會(huì)--這是一個(gè)進(jìn)一步探索其技術(shù)在考古方面應(yīng)用的機(jī)會(huì)。

窺探腐蝕面紗下的情況

該小組使用一個(gè)商業(yè)太赫茲掃描儀來檢查十字架上每500微米（大約每半毫米）的物體。首先，掃描儀在十字架的每個(gè)部分發(fā)送太赫茲電磁輻射的短脈沖--一種以微小波長傳播的光的形式。一些波從腐蝕層反彈回來，而另一些波則穿透了腐蝕層，從鉛十字的實(shí)際表面反射出來。這產(chǎn)生了同一個(gè)原始脈沖的兩個(gè)不同的回聲。

接下來，研究小組使用一種算法，將兩個(gè)回波之間的時(shí)間延遲處理成具有兩個(gè)峰值的信號。這一數(shù)據(jù)顯示了每個(gè)掃描點(diǎn)的腐蝕有多厚。然后收集從底層金屬反射的光束的測量值，形成腐蝕下面的鉛表面的圖像。

跨學(xué)科的洞察力

雖然在掃描過程中收集到了關(guān)鍵的數(shù)據(jù)，但原始圖像的噪音太大，雜亂無章，當(dāng)時(shí)的銘文仍然無法辨認(rèn)。但是，當(dāng)時(shí)在Citrin實(shí)驗(yàn)室的博士生Dong Junliang以一種特殊的方式處理圖像以消除噪音。通過減去和拼湊在不同頻率下獲得的部分圖像，最后能夠恢復(fù)和增強(qiáng)這些圖像。剩下的是一個(gè)包含文字的令人驚訝的可讀圖像。

利用這些處理過的圖像，Vacheret能夠識別多個(gè)拉丁語單詞和短語。他確定它們都是Pater Noster的一部分，通常被稱為主禱文。

該小組還與一位文物保護(hù)專家合作，用化學(xué)方法逆轉(zhuǎn)了十字架上的腐蝕，確認(rèn)了Pater Noster的銘文。將他們的圖像與干凈的十字架相比較，該小組發(fā)現(xiàn)他們的圖像顯示了在原始十字架上無法觀察到的銘文部分。通過發(fā)現(xiàn)以前沒有記載的銘文的其他方面，研究人員的工作能夠提供對十字架的更深入的理解，并進(jìn)一步了解法國洛林地區(qū)16世紀(jì)的基督教。

"在這種情況下，我們能夠在事后檢查我們的工作，但不是所有的鉛制品都可以這樣處理，"Citrin說。"有些物體很大，有些必須留在原地，有些則太過脆弱。我們希望我們的工作開啟了對其他鉛物體的研究，這些物體可能也會(huì)產(chǎn)生隱藏在腐蝕之下的秘密。"

Citrin的研究小組還使用太赫茲成像技術(shù)來觀察17世紀(jì)繪畫的表面之下，闡明了油漆層的結(jié)構(gòu)并提供了對繪畫大師技術(shù)的見解。他們目前正在研究古羅馬陶瓷的表面涂層。

這個(gè)交叉項(xiàng)目說明，成功不僅僅需要精確的測量，還需要仔細(xì)的數(shù)據(jù)處理和來自不同領(lǐng)域的研究人員之間的合作。該團(tuán)隊(duì)的方法為太赫茲成像分析開辟了新的視角，并可能為數(shù)字采集和記錄，以及字符識別、提取和分類等領(lǐng)域產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。

Locquet說："盡管經(jīng)過30年的緊張發(fā)展，太赫茲成像仍然是一個(gè)快速發(fā)展的領(lǐng)域。當(dāng)其他人專注于開發(fā)硬件時(shí)，我們的努力集中在充分利用所測量的數(shù)據(jù)上。"

（舉報(bào)）