莫秋燕 吳家隱

1.凱里學(xué)院 大數(shù)據(jù)工程學(xué)院 貴州 凱里 556011；

2.廣東郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣東 廣州 510000

1 研究背景

世界各地的博物館、展覽館等場(chǎng)所會(huì)通常都會(huì)懸掛禁止拍照的標(biāo)志，用于保護(hù)參展文物，避免一些不可逆的破壞。主要原因是日常拍照時(shí)的閃光燈光譜范圍覆蓋紅外光、400至700納米的可見(jiàn)光和低于400納米的紫外光。其中紫外光對(duì)文物造成的破壞最大，由于紫外光能量相對(duì)較大，容易被照射物體吸收，從而造成變質(zhì)。紅外光雖然能量較低，但因其特性產(chǎn)生的熱效應(yīng)會(huì)使古玩字畫(huà)中的紙張、木制品等富含纖維的部分加速脫水開(kāi)裂[1-3]。由于古代文物大多包含木材、植物、絲綢等物質(zhì)，這部分物質(zhì)屬于高分子結(jié)構(gòu)，均含有纖維素或蛋白質(zhì)，所以極易在光和電的影響下發(fā)生結(jié)構(gòu)的損壞造成變質(zhì)。展物中的編織物、陶瓷和建筑表面的染料、彩漆也會(huì)在光照下發(fā)生褪色、變色等問(wèn)題。根據(jù)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，波長(zhǎng)為365納米的紫外光對(duì)古代常用染料中的靛玉紅有明顯的降解作用，且使用無(wú)機(jī)顏料的字畫(huà)也容易受到閃光燈的影響，比如，文物中常見(jiàn)的亮黃色顏料，因其含有硫化鎘會(huì)在可見(jiàn)光作用下被漸漸被氧化成硫酸根，最終造成褪色、變色。因此，對(duì)于文物中的木質(zhì)建筑物、字畫(huà)、絲綢制品、壁畫(huà)等文物及其他對(duì)光照敏感的藏品，應(yīng)禁止使用閃光燈拍照。

然而，博物館參展活動(dòng)中的不文明情況時(shí)有發(fā)生，由于人力物力等客觀問(wèn)題，偷拍現(xiàn)象防不勝防，給博物館的文物保護(hù)工作帶來(lái)較大的壓力，由于難以制止使用閃光燈拍照，極易對(duì)文物造成不可逆的破壞，現(xiàn)有技術(shù)難以解決這一難題。

2 博物館展示柜的結(jié)構(gòu)

這是一種適用于博物館的智能展示柜，能有效防止閃光燈對(duì)文物等展品造成光破壞。柜體結(jié)構(gòu)如圖1所示，該柜體主要由基座和基座上的罩體兩大部分組成，主要結(jié)構(gòu)和功能如下：

（1）基座：用于承載罩體和安裝電源箱；

（2）罩體：由電致變色玻璃所鑄，通過(guò)玻璃上的電極控制罩體透明度；

（3）光電檢測(cè)裝置：安裝在罩體內(nèi)部，至少設(shè)置一個(gè)，根據(jù)外界光環(huán)

境變化自動(dòng)調(diào)節(jié)罩體的透明度，使照射到文物上的光強(qiáng)度達(dá)到一個(gè)安全范圍。

（4）控制裝置：展示柜的控制部分，用于分析和控制展示臺(tái)各個(gè)裝置；

（5）照明光源：為展品提供安全穩(wěn)定的光照環(huán)境；

（6）圖像獲取裝置：用于實(shí)時(shí)獲取、抓拍展示柜周邊的圖像；

（7）身份證認(rèn)證裝置：采用人臉識(shí)別方式獲取游客的身份信息；

（8）輸出裝置：顯示設(shè)備接入控制裝置輸出端用于顯示提示信息。

圖1 博物館智能展示柜結(jié)構(gòu)示意圖

3 博物館展示柜的工作原理

博物館智能展示柜防止閃光燈對(duì)文物造成破壞其主要工作原理如圖2所示，控制裝置預(yù)設(shè)兩個(gè)光照度閾值，即第一閾值和第二閾值，第二閾值大于第一閾值，當(dāng)有固定光源外的強(qiáng)光照射到罩內(nèi)文物時(shí)，控制裝置通過(guò)罩體內(nèi)的光電檢測(cè)裝置檢測(cè)該光的光照度，并將相關(guān)參數(shù)傳至控制裝置判斷光照度是否大于預(yù)設(shè)的第一閾值，如大于第一閾值且小于第二閾值時(shí)，控制裝置控制照度光源，使罩體內(nèi)的照度小于第一閾值，使射入罩體的光照度縮減到一個(gè)安全的范圍。當(dāng)照度檢測(cè)裝置檢測(cè)到預(yù)設(shè)光照度大于預(yù)設(shè)第二閾值時(shí)，控制裝置監(jiān)控抓拍預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)，圖像獲取裝置所獲取的圖像，分析是否有游客使用閃光燈，如判定有閃光燈，則瞬間啟動(dòng)保護(hù)機(jī)制，控制裝置控制調(diào)整罩體的透明度等級(jí)，即將罩體透明度調(diào)至最低；當(dāng)罩體透明度調(diào)整到最低后，在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)控制罩體電極的驅(qū)動(dòng)電壓，以使罩體恢復(fù)到工作電壓范圍內(nèi)透明度最高的狀態(tài)。判斷光照度是否大于第一閾值的步驟是：控制裝置根據(jù)光譜儀所檢測(cè)到的光譜的特征，判斷光線是否包括自動(dòng)輔助對(duì)焦燈的光線，如果是則將罩體透明度調(diào)至最低。不同相機(jī)或手機(jī)廠商所使用的自動(dòng)輔助對(duì)焦燈的光線光譜特征不同，需要預(yù)先根據(jù)不同的廠商的光譜參數(shù)設(shè)定自動(dòng)輔助對(duì)焦燈的光譜特征?？刂蒲b置分析是否有游客使用閃光燈步驟后還包括：如果分析到有游客使用閃光燈，身份認(rèn)證裝置迅速定位該游客的臉部，通過(guò)人臉識(shí)別系統(tǒng)抓拍和識(shí)別該游客身份，并在前端輸出設(shè)備中輸出提示信息（包含文字、圖像及語(yǔ)音提示），同時(shí)也將相關(guān)提示信息輸出到現(xiàn)場(chǎng)管理人員的終端中，從而達(dá)到提醒工作人員和對(duì)違規(guī)拍照的游客起到勸阻的作用。

圖2 博物館智能展示柜的工作流程圖

4 博物館展示柜的特點(diǎn)

與現(xiàn)階段常用的技術(shù)相比，該博物館展示柜的優(yōu)點(diǎn)有：

（1）通過(guò)電致變色玻璃所制成的罩體，可以根據(jù)環(huán)境光照自動(dòng)改變罩體透明度，從而在探測(cè)到自動(dòng)對(duì)焦輔助燈或閃光燈的光線時(shí)，瞬間使罩體透明度降低，防止強(qiáng)光對(duì)文物的破壞；

（2）通過(guò)分析閃光燈使用情況，可以及時(shí)控制罩體透明度恢復(fù)正常狀態(tài)；

（3）通過(guò)分析使用閃光燈的游客并定位到臉部，再與身份證認(rèn)證裝置所獲取的身份證肖像進(jìn)行人臉識(shí)別，可以確定使用閃光燈的游客身份，方便由工作人員對(duì)該游客進(jìn)行勸阻，有助于博物館設(shè)立游客黑名單；

（4）通過(guò)輸出裝置可以輸出提示信息，能及時(shí)勸阻游客的違規(guī)行為，并且方便工作人員查看游客身份。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文主要介紹了博物館新型展示柜的主要結(jié)構(gòu)、工作原理以及防護(hù)效果，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型技術(shù)方案優(yōu)勢(shì)是：在提供基本的物理防護(hù)以外，還能有效防止閃光燈對(duì)文物的破壞，同時(shí)還能減輕工作人員的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管壓力，降低博物館的管理成本，對(duì)珍貴的文物起到較好的保護(hù)作用。