珍貴的藝術(shù)珍品有救了：科學(xué)家用新方法重建梵高畫作

9月20日，據(jù)外媒報道，荷蘭代爾夫特理工大學(xué)的研究人員發(fā)表在施普林格《機器視覺與應(yīng)用》上的一項新研究指出，開發(fā)了一種基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）的模型來重建隨著時間推移而惡化的圖形，他們使用了這個模型成功重建了文森特·梵高的一些由于墨水褪色毀掉的繪畫作品。

代爾夫特理工大學(xué)簡·范德盧比（Jan van der Lubbe）和他的同事研究使用機器學(xué)習(xí)技術(shù)對退化的繪畫進行像素級重建。

研究人員通過畫家梵高的畫作復(fù)制品來訓(xùn)練他們基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模型。事實上，梵高的一些水墨畫在過去的一個世紀里已經(jīng)嚴重惡化，藝術(shù)史學(xué)家經(jīng)常試圖復(fù)制它們。

范德魯比說：“我們研究的主要目標之一是，通過機器學(xué)習(xí)方法，綜合對所用顏色及其隨時間變色的深入研究結(jié)果，預(yù)測紙上藝術(shù)品的原始、過去和未來外觀。這可能有助于設(shè)想例如梵高的一幅畫在創(chuàng)作時的樣子?！?/p>

范德魯比和他的同事設(shè)計的方法結(jié)合了多分辨率圖像分析技術(shù)和深層卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以像素為單位預(yù)測繪畫的過去外形。這就像人腦中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可以通過分析大量數(shù)據(jù)來訓(xùn)練完成特定任務(wù)。

在他們的研究中，研究人員專門訓(xùn)練卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在紙上數(shù)字化地重建褪色的梵高畫作。該算法是在一個數(shù)據(jù)集上訓(xùn)練的，該數(shù)據(jù)集包含上個世紀不同時期制作的不同質(zhì)量的原始圖形的復(fù)制品。

該研究除了揭示過去的繪畫面貌外，還可以幫助藝術(shù)史學(xué)家確定適當(dāng)?shù)乃囆g(shù)品保護和修復(fù)策略，以及保護和展示藝術(shù)品的有效做法。

研究人員在一系列實驗中評估了他們的模型，發(fā)現(xiàn)它取得了顯著的結(jié)果。他們的發(fā)現(xiàn)強調(diào)了使用機器學(xué)習(xí)對退化的圖像、文檔和藝術(shù)品進行預(yù)測性重建的可行性。盡管研究人員專門用他們的模型來重建梵高的畫，但它也可以應(yīng)用于其他惡化的紙質(zhì)藝術(shù)品或19世紀的手稿。

范德盧布說：“我們在梵高繪畫的數(shù)字重建方面取得了比目前使用其他方法更好的效果。當(dāng)然，梵高只是一個測試或例子。我們的技術(shù)也可以延伸到其他藝術(shù)家的繪畫、素描和舊文獻?！?/p>

在未來，這種新工具可以幫助藝術(shù)史學(xué)家對藝術(shù)品進行重建，以避免這些藝術(shù)珍品徹底惡化。在他們最近的研究中，研究人員一次專注于一幅畫，訓(xùn)練他們的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有限的復(fù)制品數(shù)量。并且該模型也可以用來預(yù)測基于大量復(fù)制品的原始圖畫的樣子。

此外，這種技術(shù)目前通過分析視覺信息來工作。在他們的下一個研究中，研究人員想研究同時分析視覺和化學(xué)相關(guān)信息（例如墨水的組成及其降解率）是否可以增強模型的性能。