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基于注意力机制的高光谱图像降维在纸质文物霉斑识别的研究
1
作者 汤斌 贺渝龙 +6 位作者 唐欢 龙邹荣 王建旭 谭博文 覃丹 罗希玲 赵明富 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS 北大核心 2025年第1期246-255,共10页
纸质文物作为文物传承的重要工具,用于记录不同时期人类历史及人文风貌,其在保存过程中极易受到霉菌等微生物的侵害。霉菌会加速纤维素的降解,在纸张表面生成霉斑,并且散落的孢子会随空气流动大范围传播,增加其他纸质文物发生霉变的风... 纸质文物作为文物传承的重要工具,用于记录不同时期人类历史及人文风貌,其在保存过程中极易受到霉菌等微生物的侵害。霉菌会加速纤维素的降解,在纸张表面生成霉斑,并且散落的孢子会随空气流动大范围传播,增加其他纸质文物发生霉变的风险。因此,定期对纸质文物进行霉斑检测对了解纸质文物现状和纸质文物修复至关重要。高光谱成像技术是一种非接触性、非破坏性的检测技术,能同时获得空间数据和光谱数据,与计算机技术结合可以实现纸质文物的大批次实时无损检测。针对黑曲霉这一广泛出现的霉菌,提出一种基于注意力机制的高光谱数据降维方法,通过采集其高光谱数据,实现了高光谱冗余数据的自适应预处理。采集了来自重庆中国三峡博物馆提供的20份纸质文物黑曲霉霉斑样本,使用ENVI软件分析得出在413~855 nm波段范围内,黑曲霉霉斑感染区域和健康区域的平均光谱曲线,平均反射率差异明显;在855~1021 nm波段范围内,黑曲霉霉斑感染区域和墨迹区域的平均光谱曲线,平均反射率差异明显。文中将所提出方法与传统主成分分析和独立成分分析预处理方法分别处理原始高光谱数据,并将结果在经典U-Net、SegNet、DeepLabV3+和PSPNet四个语义分割网络上进行了对比。结果表明,该算法预处理的数据在U-Net和SegNet经典网络中有明显优势,相较于主成分分析法和独立成分分析法,霉斑识别精度取得了较大提升达到89.49%和88.46%,验证了本文所提出算法的有效性,为文物保护领域提供有效的支撑和新的思路。 展开更多
关键词 高光谱数据预处理 霉斑识别 纸质文物 注意力机制 图像分割
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基于ATP生物发光法的文物霉变检测与应用研究 被引量：1
2
作者 覃丹 马征 +4 位作者 谭博文 陈美均 刘家路 刘华成 唐欢 《文物保护与考古科学》 北大核心 2023年第3期1-12,共12页
为研究判定ATP(adenosine triphosphate,三磷酸腺苷)生物发光法在文物表面霉菌污染检测中应用可行性、科学性及适用性,利用ATP生物发光法对文物表面50种霉菌的生物发光值进行检测;构建了7种常见霉菌及其混合菌的菌落总数值与ATP生物发... 为研究判定ATP(adenosine triphosphate,三磷酸腺苷)生物发光法在文物表面霉菌污染检测中应用可行性、科学性及适用性,利用ATP生物发光法对文物表面50种霉菌的生物发光值进行检测;构建了7种常见霉菌及其混合菌的菌落总数值与ATP生物发光值的线性关系函数,并在对应线性关系下分析了预测菌落总数值与实际值的差异;进一步利用ATP生物发光法评价模拟染霉试样在香茅醛熏蒸处理前后的霉菌数量变化。结果显示:50株待测霉菌中90%霉菌均检出了生物发光值(RLU)。在不同培养条件下,青霉、曲霉、木霉、毛壳菌、枝孢菌以及其混合菌的菌落总数对数值(lg^(CFU/mL))与生物发光对数值(lg^(RLU))之间均呈现了良好的线性关系,相关系数R^(2)>0.9817;在相应的线性关系下,预测的菌落总数值与实际平板计数的菌落总数值具有一致性(P<0.05),说明ATP生物发光法可以对文物表面霉菌进行准确相对定量。此外,香茅醛熏蒸处理组和对照组文物表面霉菌的生物发光值和菌落总数呈现了相同的差异变化趋势,说明ATP生物发光法可以直接用于熏蒸剂抑菌效力的评价。因此,ATP生物发光法在文物霉变检测中具有很高的适用性,同时在文物霉变程度分析及霉变文物消杀处理的效果评价等方面具有良好的应用价值,可为文物微生物病害的防控提供有效的技术支持。 展开更多
关键词 霉菌 菌落总数 ATP生物发光法 线性关系
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环境参数对纸质文物病害作用及其光纤光谱在线检测技术
3
作者 余秋会 曾檀 +4 位作者 解泉华 黄建 刘扬 钟年丙 唐欢 《文物保护与考古科学》 北大核心 2024年第5期104-113,共10页
为了探索光照、湿度、CO_(2)体积分数对纸质文物病害作用,搭建了环境参数病害纸质样品实验系统,构建了光纤光谱传感器及其检测系统。实验研究表明:蓝紫光和红光对纸质文物病害作用强度高于黄光,纸质样品经蓝紫光和红光辐射后由于热效应... 为了探索光照、湿度、CO_(2)体积分数对纸质文物病害作用,搭建了环境参数病害纸质样品实验系统,构建了光纤光谱传感器及其检测系统。实验研究表明:蓝紫光和红光对纸质文物病害作用强度高于黄光,纸质样品经蓝紫光和红光辐射后由于热效应导致纤维素发生光分解反应;低湿度作用后纤维素收缩,高湿度作用后在样品表面滋生大量霉菌发生腐蚀侵蚀生化反应;高体积分数CO_(2)作用使纤维素发生酸解反应,导致纸质样品形貌特征发生变化、抗张强度降低、热稳定性降低。纸质样品病害发生后,光纤光谱传感器输出信号在275 nm出现了特征吸收峰;当纸质样品表面附着有霉菌微生物时,特征吸收峰漂移至300 nm。26℃、黄光、相对湿度55%和低CO_(2)体积分数的环境有利于保存纸质样品。 展开更多
关键词 纸质文物 光照 湿度 CO_(2)体积分数 病害作用 光纤光谱传感器
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泉州湾宋代海船船体微生物群落结构多样性研究 被引量：3
4
作者 费利华 覃丹 唐欢 《文物保护与考古科学》 北大核心 2022年第3期8-18,共11页
泉州湾宋代海船于1974年发掘出土,是我国发掘的第一艘体量大,年代早的远洋贸易木帆船,也是研究我国古代海外交通史、对外贸易史、造船史等不可多得的实物资料,属于国家珍贵一级文物,具有重要的保护价值。作为国内乃至亚洲大型海洋出水... 泉州湾宋代海船于1974年发掘出土,是我国发掘的第一艘体量大,年代早的远洋贸易木帆船,也是研究我国古代海外交通史、对外贸易史、造船史等不可多得的实物资料,属于国家珍贵一级文物,具有重要的保护价值。作为国内乃至亚洲大型海洋出水木质文物保护的先例,泉州湾宋代海船经过多年来综合性保护修复和开放式展览,其船体的保存现状值得关注。 展开更多
关键词 宋代海船 保存现状 生物学腐朽 微生物调查
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光纤传感器应用于木质文物霉菌检测的研究
5
作者 郭萌萌 陈焜 +6 位作者 石胜辉 覃丹 谭博文 罗彬彬 蒋上海 赵明富 唐欢 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2024年第23期159-168,共10页
为了实现木质文物表面霉菌生长过程的无损检测,提出了一种由1根发送光纤和6根倾斜面接收光纤构成的反射式光纤传感器。建立了光纤传感器检测理论模型,并对传感器结构参数对其灵敏度的影响进行了数值仿真,利用传感器对松木样品表面霉菌(... 为了实现木质文物表面霉菌生长过程的无损检测,提出了一种由1根发送光纤和6根倾斜面接收光纤构成的反射式光纤传感器。建立了光纤传感器检测理论模型,并对传感器结构参数对其灵敏度的影响进行了数值仿真,利用传感器对松木样品表面霉菌(桔青霉、长梗木霉)的生长过程进行了在线检测。研究结果表明,传感器能够准确获得松木表面培养的桔青霉和长梗木霉的识别特征峰,所在波长分别为261 nm和272 nm,霉菌生长高度与其吸光度具有良好的线性关系,对应的检测灵敏度分别是6.49×10^(-4)AU/μm和6.85×10^(-4)AU/μm(AU为吸光度单位)。此外,采用相对质量分数为8%的氯化钠溶液处理木质文物后,可以抑制其表面霉菌的生长。所提出传感器能够对木质样品表面生长的霉菌进行准确识别,在木质文物霉菌防治领域有一定的应用前景。 展开更多
关键词 反射式光纤传感器 木质文物 光纤光谱 霉菌 灵敏度
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香茅醛对文物展柜内空气微生物净化效果的初步研究 被引量：1
6
作者 谭博文 马征 唐欢 《长江文明》 2022年第2期86-92,共7页
文物展柜内存在的霉菌,对于有机质文物具有潜在的致霉变风险,因此,对长期展示、存放有机质文物的展柜进行熏蒸净化,对于保护该微环境中的文物具有重要意义。本研究利用香茅醛作为空气净化剂,对两个订制的全新独立展柜进行了熏蒸,以观察... 文物展柜内存在的霉菌,对于有机质文物具有潜在的致霉变风险,因此,对长期展示、存放有机质文物的展柜进行熏蒸净化,对于保护该微环境中的文物具有重要意义。本研究利用香茅醛作为空气净化剂,对两个订制的全新独立展柜进行了熏蒸,以观察香茅醛对空气微生物的净化效果。实验结果显示,熏蒸前,两个独立展柜内细菌总数分别为20 CFU/m^(3)和18 CFU/m^(3),主要种类包括芽孢杆菌属(Bacillus)、葡萄球菌属(Staphylococcus)、微球菌属(Micrococcus)和纤维单胞菌属(Cellulomonas);真菌总数分别为222 CFU/m^(3)和430 CFU/m^(3),种属鉴定结果分别属于曲霉属(Aspergillus)、青霉属(Penicillium)和念珠菌属(Candida)。熏蒸后,细菌总数下降为2 CFU/m^(3)和2 CFU/m^(3),经鉴定分别为微球菌属(Micrococcus)和葡萄球菌属(Staphylococcus);真菌总数下降为2 CFU/m^(3)和0 CFU/m^(3),经鉴定为念珠菌属(Candida)。可见,香茅醛的熏蒸对于文物展柜内的空气微生物具有显著的净化效果,熏蒸处理可为展览陈列于其中的文物提供更为洁净的环境。 展开更多
关键词 植物源 香茅醛 熏蒸 16S rDNA ITS
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纸质文物表面木霉的反射式光纤光谱法无损检测
7
作者 陈焜 郭萌萌 +8 位作者 石胜辉 覃丹 罗彬彬 蒋上海 赵明富 唐欢 谭博文 宋涛 钟年丙 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第20期53-64,共12页
为实现对纸质文物表面木霉生长过程的在线无损检测,设计了一种反射式内凹阶梯形斜面透镜光纤传感器。该传感器由中心1根入射光纤和内外层分别为6和12根接收光纤组成。建立了光纤传感器的检测原理,探究了传感器结构参数(入射光纤半径、... 为实现对纸质文物表面木霉生长过程的在线无损检测,设计了一种反射式内凹阶梯形斜面透镜光纤传感器。该传感器由中心1根入射光纤和内外层分别为6和12根接收光纤组成。建立了光纤传感器的检测原理,探究了传感器结构参数(入射光纤半径、接收光纤半径、光纤轴间距、光纤错位量和接收光纤倾斜角等)对传感器的检测灵敏度的影响,并进行了数值仿真。根据仿真结果制作最优性能的光纤传感器,并利用传感器对纸质文物样品表面的长梗木霉生长过程进行了在线检测。实验结果表明,该传感器对棉纸和毛边纸表面长梗木霉的特征吸收峰均为270 nm,吸收峰对应的吸光度与霉菌生长高度呈线性关系,对应的检测灵敏度分别为9.3×10^(-4)AU/μm和10.4×10^(-4)AU/μm。所设计的光纤传感器能对染墨前后棉纸和毛边纸表面的长梗木霉生长情况进行在线检测和准确识别,在纸质文物的霉菌防治领域具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 光纤传感器 纸质文物 长梗木霉 无损检测
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唐韩休墓壁画修复阶段霉菌病害成因分析
8
作者 李倩 高小超 +3 位作者 路智勇 王佳 金紫琳 唐欢 《文物保护与考古科学》 北大核心 2024年第4期86-93,共8页
为评估韩休墓壁画搬迁阶段霉菌病害治理方式的有效性和长效性,研究现修复阶段霉菌病害成因及治理措施,本研究通过超景深显微镜分析霉菌病害特征,采用分子技术鉴定壁画霉菌种属,结合搬迁阶段霉菌鉴定结果、保存环境监测数据等,探究搬迁... 为评估韩休墓壁画搬迁阶段霉菌病害治理方式的有效性和长效性,研究现修复阶段霉菌病害成因及治理措施,本研究通过超景深显微镜分析霉菌病害特征,采用分子技术鉴定壁画霉菌种属,结合搬迁阶段霉菌鉴定结果、保存环境监测数据等,探究搬迁阶段霉菌治理方式对修复阶段菌群发展、演替的影响。结果表明:修复阶段壁画霉菌样品分离的11株菌株分属青霉属(Penicillium)与枝孢属(Cladosporium)。与搬迁阶段相比,壁画表面霉菌多样性显著降低,优势菌青霉菌菌落组成也存在较大差异,显示出克霉唑等防霉剂对曲霉菌、镰刀菌、交链孢菌生长的有效抑制以及青霉菌对环境的适应性与选择性。韩休墓壁画表面霉菌代谢产物作用于壁画基质,使壁画出现霉斑污染、变色等病害,且青霉菌菌丝体已深入地仗内部,对壁画结构稳定性危害极大。建议及时开展表面黄色、黑色霉菌分类清洗,杀菌剂筛选以及展柜环境监测控制等保护工作,以实现对韩休墓壁画霉菌病害的常态化治理。 展开更多
关键词 韩休墓壁画 霉菌调查 霉菌鉴定 成因分析
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电子鼻在霉变与虫害检测中的研究进展
9
作者 孙偲 谭博文 唐欢 《兰台世界》 2024年第7期133-140,共8页
面对霉变与虫害在各领域均可导致严重危害,以及现有检测技术存在不足的难题,电子鼻经过多年发展,在利用挥发性物质检测病虫害方面表现出强大功能,并具备快速、准确、无损检测等优势。本文围绕电子鼻在霉变、虫害检测中的应用,简述了电... 面对霉变与虫害在各领域均可导致严重危害,以及现有检测技术存在不足的难题,电子鼻经过多年发展,在利用挥发性物质检测病虫害方面表现出强大功能,并具备快速、准确、无损检测等优势。本文围绕电子鼻在霉变、虫害检测中的应用,简述了电子鼻基本概况,重点介绍了电子鼻在不同领域霉变与虫害检测中的应用现状。此外,基于电子鼻在其他领域的应用,对其在博物馆文物虫霉病害的检测应用进行了讨论分析,并对未来发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 电子鼻 挥发性物质 霉变 虫害
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