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。

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。

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。

光网络中普遍存在着普通业务和安全业务，为了将安全业务配置到安全链路进行传输，规避普通业务占用安全链路，降低业务请求光路建立时延，提出了业务安全等级感知的低时延路由频谱分配算法。算法将网络物理拓扑分为安全虚拟拓扑和普通虚拟拓扑，充分考虑了业务安全类别和链路差别，通过运用安全虚拟拓扑将安全业务配置到安全链路进行传输，回避Eve窃听到有效的安全业务数据。算法的并行建路策略减少了光路的平均建立时延和业务的阻塞率，通过实验仿真验证了算法的有效性。

四川省广元千佛崖石窟是四川境内最大的石窟寺和摩崖造像群, 承载着古代社会的历史信息, 对研究当时的政治、 文化和社会生活意义重大。 千佛崖石窟在自然环境因素的长期作用下, 目前受到多种严重病害的侵蚀, 亟待保护。 为了获取石刻彩妆的成分与工艺信息以支撑彩妆的保护工作, 应用X射线衍射分析、 剖面显微分析、 扫描电镜能谱分析、 激光拉曼光谱分析等方法, 对广元千佛崖8处洞窟的已脱落彩妆颜料层样品进行了分析。 X射线衍射分析鉴定出了铁红(Fe2O3)、 朱砂 (HgS)、 铅丹(Pb3O4)、 炭黑等颜料成分, 以及铅白 (PbSO4)、 石膏(CaSO4·2H2O)、 长石、 二氧化硅等打底层和岩体的组分, 验证了样品脱落的原因是岩体的劣化。 剖面显微分析和扫描电镜能谱分析表明, 不同洞窟的彩妆制作工艺有区别, 有的颜料直接施加在岩体表面, 有的则在颜料层和岩体间有一层主要为硫酸铅的打底层; 样品表面蓝绿色颜料的含量很少, 仅通过激光共聚焦显微拉曼光谱成功地识别出来, 其鉴定结果为蓝铜矾［Cu4SO4(OH)6·2H2O］。 蓝铜矾作为颜料使用的报道很少。 由于其矿物含量较少但分布广泛, 古代一般不将其分离出来单独使用, 而人工合成的碱式硫酸铜类颜料布勒门绿(Bremen green)出现于18世纪—19世纪, 如果有纯碱式硫酸铜单独使用的情况出现, 就意味着有近现代重绘的可能性, 将有助于彩绘类文物保存历史的判断。 该研究不仅为千佛崖石刻彩妆的保护提供了依据, 丰富了文化遗产中使用蓝铜矾颜料的案例, 更对彩妆的保存历史研究有潜在价值。

紫外拉曼光谱具有拉曼散射强度高、 易于荧光光谱分离、 受环境干扰影响小以及人眼安全性高等特性, 所用的紫外拉曼光谱仪采用波长266 nm激光器, 拉曼和荧光光谱会有部分重叠, 增加了准确获取拉曼光谱特征信息的难度, 进一步影响样品的辨识。 因此, 需要在分析拉曼光谱之前进行基线校正来消除荧光干扰。 根据紫外拉曼+荧光混合光谱中, 荧光光谱具有逐渐增加且接近分段线性递增的特点, 利用分段线性函数拟合荧光光谱基线是一种较简捷的方法, 于是针对传统分段线性拟合基线校正方法基线点定义过度依赖操作人员、 自动化水平较低等问题, 研究了一种改进的紫外拉曼光谱分段线性拟合基线校正方法: (1)首先求原始信号经不同次平滑迭代后的光谱数据。 由于波峰相对于基线是高频信号, 在多次平滑过程中, 波峰附近的光谱强度逐渐下降且变化较大, 基线部分逐渐上升且相对变化很小, 经不同次迭代平滑的光谱波峰和基线点处的光谱强度标准差SD差异较大。 (2)然后通过对光谱强度偏差的比较确定准有效基线点位置。 通过适当设定的阈值SD0提取出准有效基线点位置; (3)再利用线性迭代拟合法提取并修正过校正基线点。 准有效基线点将整个拉曼光谱分割成N个特征峰区间, 分别连接特征峰区间两端点得到一条直线, 若特征峰全部在直线以上表明不存在过校正, 否则区间端点向其峰方向移动并再次直线连接, 重复以上过程, 直到特征峰全部在直线以上, 得到有效基线点; (4)最后逐段直线连接所有相邻有效基线点得到整个光谱的基线。 原始光谱减去基线就是基线校正后的拉曼光谱。 通过对模拟和实际测量的紫外混合光谱的基线校正处理实验表明: 该方法能自动确定基线点位置, 且较传统方法能获得更好的基线校正效果, 为下一步的光谱分析提供更准确的光谱信息。

高动态范围成像技术能够全面有效反映场景信息，有利于在高动态范围场景下获得高质量的成像。但当前常用的基于单台相机的多次曝光融合方法在动态场景下易出现“鬼影”问题，基于多个传感器同时曝光的系统复杂且价格昂贵，基于单幅低动态范围图像的拓展方法易丢失欠曝光或过曝光区域的细节信息，且多用于较好的照明条件。针对低照度动态场景成像，研究了一种基于双通道低照度 CMOS相机的高动态范围图像融合方法，对双通道 CMOS相机采集低照度动态场景两幅不同曝光图像，依据累计直方图拓展原则分别进行动态范围拓展，并采用像素级融合方法对动态范围拓展的序列图像进行融合。实验表明，动态范围拓展融合方法可满足低照度动态场景下获取高动态范围图像的应用要求，获得更佳的成像质量。