报道了X射线衍射光谱、 拉曼光谱、 红外光谱、 高光谱等多种光谱技术在五当召剌弥仁殿壁画制作材料与工艺研究中的应用。 五当召位于包头市阴山山脉腹地, 是内蒙古地区现存规模最大的格鲁派召庙, 剌弥仁殿是其六大经殿之一。 殿内壁画具有清代以来藏传佛教壁画的鲜明特点, 但受多种病害影响, 亟需保护修复。 使用多种光谱技术对壁画各结构层材质进行分析, 了解其制作工艺, 为壁画保护修复提供依据。 X射线衍射及激光粒度分析结果表明, 壁画泥质地仗的物相组成以石英、 钠长石、 方解石为主, 比例与当地生土基本一致, 仅通过物理筛分和掺加不同植物纤维的方式区分粗、 细泥层。 拉曼光谱分析结果表明, 壁画所用颜料有朱砂、 铅丹、 巴黎绿、 群青、 铬黄等, 后三种人工颜料于19世纪中后叶进入中国; 结合相关文献档案, 可推断壁画的绘制时代。 红外光谱结合色谱、 质谱联用技术分析结果表明, 壁画颜料层胶结材料是动物胶, 表面涂层是一种干性油薄膜, 但油料来源与加工工艺的判断仍需要更多的线索。 壁画纸张上的红色藏文印记通过高光谱成像技术提取后, 经最小噪声分离和波段运算处理, 文字的可识读性大幅提高。 针对复合材质类文物, 多种光谱分析技术的联合应用可以较为全面地揭示其结构、 材料、 影像等多元信息, 是目前深入研究彩绘类文物的基本手段。

壁画酥碱与盐霜主要由其所含的可溶性盐造成, 具有不可逆性, 严重影响壁画的健康状态, 利用非接触式的高光谱技术对壁画所含可溶性盐进行定量反演具有重要意义。 针对壁画盐分检测成本高、 时效低、 需要实地取样等问题, 提出一种基于高光谱盐分指数的壁画盐含量反演模型。 用黄沙土、 麦秸、 细麻与无水Na2SO4等在室内配制成不同盐含量梯度（盐土比例: 0～1%）的模拟壁画样本, 采用ASD-FieldSpec4HI-RES地物波谱仪进行光谱采集, 将断点校正与平均后的数据建立样本光谱集, 以7∶3的比例将样本集划分用于建模与预测。 对原始反射率（R）进行一阶微分（R＋1D）、 去包络线后一阶微分（CR＋1D）、 倒数的对数后一阶微分（LR＋1D）、 Savitzky-Golay平滑后一阶微分（SG＋1D）4种增强处理, 将原始反射率与增强处理后的光谱数据与盐浓度进行相关分析, 提取贡献度高的前三强相关波段。 用最强相关波段分别进行线性拟合与抛物线拟合建立单波段回归模型。 利用前三相关波段构造一种适用于壁画盐分的高光谱指数（MSI）, 并与归一化盐分指数（NDSI）、 三种盐分指数（SI1 SI2 SI3）、 亮度指数（BI）进行精度评估, 评价指标为决定系数（R2）、 均方根误差（RMSE）、 散点拟合线的斜率与截距。 结果表明: （1）随着盐浓度增加, 反射光谱曲线整体先降低后升高, 盐浓度在0.3%～0.6%范围内壁画样本的反射率最低。 （2）壁画中Na2SO4敏感波段对应为1 420、 1 940与2 210 nm, 在可见光范围也存在光谱响应。 （3）一阶导变换后光谱与盐浓度相关性最强, R2最高提升0.646。 （4）R-1D-MSI反演模型精度最高, R2C与RMSEC分别为0.857与0.116。 该研究可为壁画盐含量的快速、 无损检测提供新的技术手段。

平原公主墓位于辽宁省阜新市阜新县, 作为一座辽代贵族墓葬, 其壁画内容丰富, 对于研究辽代契丹民族的政治、 经济、 社会文化、 丧葬习俗, 以及辽代墓葬壁画的发展有着重要的价值。 现阶段对于辽代壁画的形制、 题材、 艺术价值等方面的研究资料较为丰富, 对其发展脉络的梳理也较为清晰, 但关于辽墓壁画制作材料与工艺的分析以及契丹民族与中原地区在科学技术层面上的交流却鲜有报道。 2020年由于展陈需要, 亟待对其进行保护修复。 为此, 本研究利用超景深显微镜、 扫描电子显微镜-能谱、 激光拉曼光谱、 X射线衍射、 热裂解-气相色谱-质谱等分析方法, 对取自平原公主墓壁画的颜料、 地仗层和胶结物样品进行了分析。 分析结果表明, 平原公主墓壁画使用颜料均为矿物颜料, 其中红色颜料为铅丹, 黑色颜料为炭黑, 黄色颜料为铁黄, 颜料胶结材料使用了动物胶。 白灰地仗层主要成分为方解石, 草泥地仗层主要成分为石英、 斜长石和钠长石; 制作工艺方面, 契丹民族不仅对汉族的文化有所借鉴、 吸收, 对中原地区先进的科学技术与工艺也有充分的学习, 并在辽墓壁画的制作中进行了实践。 本研究对平原公主墓壁画制作材料与工艺特征的分析, 可以为后期的保护修复工作提供借鉴作用, 同时丰富了辽宋时期墓葬壁画制作材料的资料, 具有一定的学术意义。

利用漫反射表面全息图记录原理，结合声波扫频激励方式，针对壁画文物表面及亚表面存在的裂纹、空鼓等缺陷检测需求，本团队研制了便携式数字全息形变检测系统；采用基于高斯1σ准则和直方图分割消除声波振动引入的背景相位，实现缺陷与背景信息的剥离，并将研制的系统应用于北京故宫博物院内壁画文物的原位检测与分析。结果表明：声波激励可以有效激励表面或亚表面微观缺陷形成异常干涉条纹；基于所提出的背景相位消除算法能有效提取缺陷的位置和轮廓特征，实现被测壁画表面微观裂纹或亚表面空鼓、异常结构的检测与分析，为壁画健康诊断、修复和保护提供可量化的参考依据。

繁峙公主寺位于山西省五台山地区, 是明清时期集宗教场所与民众娱乐于一体的建筑遗存。 寺内壁画与彩塑绘制精巧, 尤其是大雄殿四壁壁画场面宏大, 构图严谨, 色彩鲜明, 是保存较为完整的明代水陆壁画精品。 目前公主寺壁画存在部分画面漫漶不清、 出现裂隙的情况, 通过实地考察与科技分析, 不仅可以揭示水陆壁画使用的原料和工艺, 也为日后开展修复材料的筛选与文物本体的保护工作提供一手资料。 研究运用显微镜观察(OM)、 拉曼光谱(RAM)、 红外光谱(FTIR)、 激光粒度分析(LPSA)、 X射线衍射(XRD)、 X射线荧光光谱法(XRF)、 扫描电镜能谱分析(SEM-EDS)及热裂解气相色谱质谱分析(Py-GC/MS)等多种科技手段, 对公主寺壁画制作材料及工艺进行分析研究。 实验结果显示: 壁画使用传统工艺绘制, 以土坯砖墙作为支撑体, 地仗层分为粗泥层与细泥层, 再涂刷一层打底的白粉层, 最后绘颜料层。 支撑体、 地仗用土与当地土样的成分相似, 整体颗粒粒径分布均以粉粒为主, 细泥层砂粒含量较粗泥层偏高, 粗、 细泥层分别掺有麦秸、 麻纤维等加筋材料。 尤其是通过红外光谱分析发现白粉层材料为高岭土； 应用拉曼光谱结合SEM-EDS分析确定了壁画所用的颜料, 蓝色为蓝铜矿(2CuCO3·Cu(OH)2), 白色为铅白(2PbCO3·Pb(OH)2), 绿色为人造氯铜矿、 羟氯铜矿(Cu2(OH)3Cl), 红色、 黄色与粉色颜料的显色物质为朱砂(HgS)、 铁红(Fe2O3)、 铁黄(FeO(OH))、 铅丹(Pb3O4)与铅白, 存在混合颜料进行调色的现象； 另外, 应用热裂解气相色谱质谱分析进一步辨别黑色颜料, 根据多环芳烃的相对含量对比结果与检出的松科类植物燃烧产物, 判断其为松烟墨, 同时确定了壁画绘制添加的胶结材料为动物胶。 该结果为公主寺壁画艺术研究提供更多原始信息, 丰富了对明代山西水陆壁画制作材料与工艺的科学认知。

光谱学是利用光与物质的相互作用, 展示物质微观结构, 提供不同化学分析方式, 从而实现对物质的定量和定性分析。 壁画制作工艺分析中运用了大量的光谱分析技术, 该研究以北京延庆花盆关帝庙为例, 通过光谱及其他技术分析壁画的制作材料和工艺。 花盆关帝庙位于北京延庆区花盆村, 始建于清雍正四年(1726年), 是当时祭祀的重要场所, 也是延庆地区关帝庙的典型代表之一。 运用X射线衍射、 拉曼光谱和激光粒度分析仪等一系列光谱技术发现关帝庙壁画的地仗层成分为石英、 方解石和钠长石, 白粉层成分为石膏, 颜料层中红色颜料为铁红、 铅丹和朱砂, 蓝色颜色为蓝铜矿, 黄色颜色为铬黄, 黑色颜色为炭黑, 白色颜料为石膏, 绿色颜色为巴黎绿、 绿土和铬绿。 沥粉贴金工艺的胶结物为熟桐油和松香树脂, 金箔采用含金量86.1%的赤金。 拉曼光谱不仅可以辨析壁画颜料, 还能通过颜料历史研究佐证和丰富壁画修复历史信息。 结合文物光谱分析数据与文献资料, 充分挖掘文物背后的信息, 对研究和保护古代壁画有着重要意义。 通过花盆关帝庙壁画同面墙不同位置的壁画地仗层制作工艺的差异, 说明壁画制作材料和工艺受位置影响。 期待日后研究者通过研究壁画制作材料和工艺差异, 发现符合规制的典型壁画案例, 通过梳理壁画不同位置制作材料与工艺, 总结历代壁画制作规制。

因墓道狭窄，分块揭取的大型墓室壁画在高清采集后会存在周边信息缺失的情况。为了能够重建壁画分块间丢失的数据，提出了一种多尺度级联网络的墓室壁画数字生成技术。首先，对墓室壁画进行大尺度生成；然后，将重建结果输入深度语义小尺度生成网络中进行精细的数字信息生成。在小尺度生成网络引入自注意力机制，增强生成区域与全局信息的关联性，解决生成区域边界的伪影问题。在反馈损失中改进纹理损失，提高重建信息纹理精细度以及壁画生成效果。为加快训练进程、促进梯度反向传播效率，在生成网络中加入跳跃连接。通过消融实验和对比组实验验证，该数字生成技术可提高壁画分块外延信息的纹理匹配率并弱化伪影的影响，在客观指标峰值信噪比和结构相似度上均取得较好的结果。