万寿寺彩画有了重生密码
6月8日是文化和自然遗产日。近年来，一些沉睡千百年的文物在数字技术的加持下重获新生。作为北京市文物局的重点科研基地，北京信息科技大学组织了一支跨学科、多领域的文物数字化团队。最近，团队的“万寿寺彩画数字化信息采集及活化利用方案研究”项目顺利开题，师生们走进北京艺术博物馆，通过建立文物资源库和知识图谱的方式，用先进的数字技术剥开历史尘埃，让万寿寺彩画在数字空间里重现光彩。
赵庆聪（左二）和团队成员为彩画拍摄“妆前照”。
保持原貌
数百年前的彩画未被重绘
夏日的万寿寺，一砖一瓦在阳光下露出时光抚摸过的痕迹。腾飞的金龙、山海经里的神兽、纷飞的旋花……在一处院子的屋檐上，点缀着金边的彩画若隐若现。走近细看，金边已在年复一年的风吹日晒中褪色，彩画的色彩也不再夺目。
2018年，万寿寺启动了100余年来的首次大规模修缮，上一次大修则要推回至光绪年间的公元1893年。修缮者们对彩画采取了多数保持原状，少数“应急处理”的方法——面对已经出现剥脱问题的彩画，先粘回到木构件上，后续安排专业人员进行系统研究和修复。
“我们希望借助科技的力量，帮助这些美丽的纹饰在数字空间里恢复原有的色彩。”目前，北京信息科技大学信息管理学院副教授赵庆聪正带领研究生开展“万寿寺彩画数字化信息采集及活化利用方案研究”，他们选择首先从中路建筑观音殿屋檐上的彩画入手，做纹饰信息采集工作。利用周末，师生们扛着设备机器，走进这座古寺。“万寿寺现有东、中、西三路建筑。其中，中路曾是明清举行佛事活动的场所；西路在乾隆年间改为行宫，是典型的王府式建筑；东路曾是僧侣的生活区。”北京艺术博物馆研究馆员王淑珍带着师生来到观音殿。
和周围的建筑相比，观音殿屋檐上的彩画颜色暗淡，“这些纹饰从没有被重绘过，仍然保留了400多年前的痕迹。”王淑珍解释，古建筑上的彩画也是分等级的，以观音殿为代表的中路建筑多以旋子彩画为主，其中观音殿使用的级别最高，为烟琢墨石碾玉旋子彩画。
■新闻名词
旋子彩画这是中国古代建筑上古建彩画风格的一种，广泛见于宫廷、公卿府邸。因绘有旋花图案而得名，色调主要是黄色和青绿色，线条用金线和墨线勾勒。
万寿寺观音殿内檐枋心部位的金龙彩画。
采集信息
为彩画纹饰拍摄“妆前照”
利用专业设备，王淑珍口中这些绽放在建筑屋檐上的“旋子”才得以清晰地呈现在师生眼前。
研一学生楼俊宏负责操纵机器为彩画拍摄“妆前照”。他从包里取出一支三脚架，调整几次后，三脚架便伸长到了近3米高，顶端用稳定器撑起一台单反相机，高度和屋檐上的彩画齐平。这套设备和地面的两台手机无线相连，一台手机负责调控稳定器转向，使镜头对准彩画；另一台手机则负责遥控按下快门键。整个拍摄过程，师生们只需搬动三脚架到特定位置，其余的工作均可在手机上完成。
三脚架需移动到哪些特定位置？镜头方向、摆放位置等，都有讲究。研一学生胡君仪是楼俊宏的搭档，她手里拿着一份十多页的文件，上面密密麻麻详细记录了500余张彩画的点位，每个点位还备注了拍摄方向和顺序：分外檐和内檐彩画，涉及枋心、找头、箍头等特定部位。
赵庆聪和学生们凑在手机前，紧盯着屏幕。她说，经过前期探访和讨论，师生和艺博共同确定了拍摄方案和点位，每张彩画需要拍摄从整体到局部多个角度的“妆前照”。例如，拍摄廊步彩画时，团队就按照从东到西的顺序，拍摄了东侧箍头、找头、枋心，西侧找头、箍头5个点位。随后这些照片将被送回学校，用计算机为它们“上妆”，在数字空间恢复彩画原貌。
高效复原
算法“跑动”代替人工处理
为彩画“上妆”的过程，被师生们分解成深度学习、算法验证、调控高低阈值等步骤，听上去颇具数字科技感。记者来到北京信息科技大学市文物局重点科研基地采访时，研三学生张宇正坐在电脑前提取照片中的彩画，使其边缘逐渐清晰。
“即使用了高清相机拍摄，彩画上仍然有许多噪声，第一步就要通过平滑处理把它们消除。”张宇继续解释，“比如，这幅彩画上两条对向飞舞的金龙，随着时间的流逝，周围已经满是灰尘。左边这条尾部因为位置更偏外，被阳光照得已经褪了色，上面还挂着一块块风干颜料。”她指着电脑屏幕上，一张位于观音殿内檐枋心部位的金龙彩画解释，这些就是噪声，即信息采集中不需要的部分。
随后，她在算法中添加纹理平滑处理、边缘检测、膨胀处理、透明度通道等小模块功能，将这幅彩画照片导入进去，算法便开始“跑”了起来。“我们希望借助大模型构建算法，只要输入一张彩画，就可以在短时间内提取出清晰的纹饰图，边缘清晰、分辨率可达到一定使用标准，并对图案进行矢量化处理。”赵庆聪说，这么做的目的，是最终形成一个彩画纹饰数字资源库，推动彩画的展示和利用。未来，万寿寺的文创设计师就能利用这些纹饰图设计制作文创产品，让更多观众将沉睡百年的精美彩画带回家。
数字化采集彩画信息的过程，用计算机的算法“跑动”替代了人工逐张处理，提高效率，质量也有保证。为了和文物打好交道，团队成员们下了一番功夫。和博物馆的专业工作人员讨教是常事。此外，面对一些缺损严重的，甚至“面目全非”的彩画，师生们在信息化采集时想要将其复原，还需要找依据。项目启动前期，师生们就大量收集了和万寿寺同期的建筑彩画纹饰。对称性原则也帮助师生修复填补了缺损彩画，比如观音殿内檐找头的金龙左右对称，左边龙爪缺失，可以参照右侧修补。
团队畅想
建起一个彩画纹饰知识库
这个“文理兼修”的师生团队由该校经济管理学院院长张健牵头，成员来自经济管理、信息管理、计算机等多个学院，他们还有一个心愿：基于文字、图片、视频等数据，通过数字化和智能化技术，串起文物背后的知识和历史故事，形成多模态知识库。
这个想法早在2021年就已经付诸实践了。当时该校计算机学院教授侯霞就带领项目团队和首都博物馆合作，开展了“基于知识图谱的智慧博物馆关键技术”项目研究。侯霞说，这个项目的建立源于自身体验和感受，“目前大多数博物馆网站的藏品介绍都是相对独立的。例如，一幅画的展品介绍虽然涉及作者、时代背景和展品特征等，但是没有知识拓展，想要了解该作者还画过什么画、同时期还有哪些作者等信息，需要自己搜索。”于是，他们以首博馆藏民国绘画为主题，利用人工智能技术构建了书画类的文博知识图谱，使用信息化技术制作了该书画主题的原型网站。
利用知识图谱，团队将绘画作品、人物、书画类型等知识关联成网状知识，可以从一点进行知识发散。例如，首博有一幅画家姜筠的《仿王原祁山水图》，利用知识图谱，网页不仅呈现了作品的名称、作者、款题等信息，还链接出了同样是首博馆藏的《仿赵大年夏山图》的基本信息。
类似的文物多模态知识库，还将在彩画纹饰的研究中建立起来。赵庆聪说，团队正在围绕“文物纹饰关系”开展分析研究，利用算法划分纹饰类型。“我们发现，纹饰分为动物、植物、几何、文字符号等，还总结归纳出了每个类型的代表纹饰，如，莲花、菊花、牡丹花是经常出现的植物纹饰。”此外，他们还建立起了纹饰间的关联，如，仙桃与蝙蝠结合形成的纹饰，常寓意多福多寿。
未来，团队将建立起一个以彩画纹饰为中心的知识库，帮助观众和文创设计师了解纹饰背后的故事，讲述文物的前世今生。
本报记者何蕊文摄影曹宏安