В междисциплинарном проекте исследователи из Технологического института Джорджии и Технологического института Джорджии в Лотарингии использовали терагерцовую визуализацию и методы обработки сигналов, чтобы заглянуть под корродированную поверхность 16th- свинцовый погребальный крест века. Под руководством Дэвида Цитрина, профессора Школы электротехники и компьютерной инженерии (ECE), усилия объединили ученых-визуалистов, химика, специализирующегося на археологических объектах, и искусствоведа, чтобы выявить сообщение, которое было затемнено временем: надпись молитвы Господней.
«Наш подход позволил нам прочитать текст, который был скрыт коррозией, возможно, в течение сотен лет», - сказал Александр Локе, адъюнкт-профессор ECE и исследователь в Техническом институте Джорджии, IRL 2958, совместном международном исследовании. лаборатории в кампусе Технологического института Джорджии в Меце, Франция. «Очевидно, что подходы, позволяющие получить доступ к такой информации без повреждения объекта, представляют большой интерес для археологов».
Исследование было опубликовано 2 марта в журнале Scientific Reports.
Крест, вырезанный из листа свинца, был найден на могиле в аббатстве в Ремиремонте, Франция, в паре часов езды от кампуса Технологического института Джорджии в Лотарингии. Известный как croix d'absolution, это тип погребального креста, который восходит к средневековью и был найден во Франции, Германии и Англии.
«Этот тип креста обычно содержит надписи с молитвами или информацию об умерших», - сказал Орельен Вашере, директор Музея Шарля де Брюйера в Ремиремонте и соавтор исследования.«Считается, что их цель заключалась в том, чтобы отпустить человека от греха, облегчив ему переход на небеса».
Музей одолжил крест лаборатории Цитрина в надежде, что команда сможет использовать методы визуализации, чтобы сделать невидимое видимым. Цитрин и его группа специализируются на неразрушающей оценке и разрабатывают методы, позволяющие детально исследовать скрытые слои объекта, не изменяя и не повреждая его первоначальную форму. Хотя их работа часто имеет промышленное применение, например, обнаружение повреждений фюзеляжа самолета, группа воспользовалась возможностью осмотреть крест - шансом для дальнейшего изучения применения их технологии в археологических целях.
Заглядывая под завесу коррозии
Команда использовала коммерческий терагерцовый сканер, чтобы исследовать крест через каждые 500 микрон (примерно каждые полмиллиметра) поперек объекта. Во-первых, сканер посылал короткие импульсы терагерцового электромагнитного излучения - формы света, распространяющегося на крошечных длинах волн - по каждой секции креста. Одни волны отскакивали от слоя коррозии, другие проникали сквозь коррозию, отражаясь от фактической поверхности свинцового креста. Это произвело два различных эха одного и того же исходного импульса.
Затем команда использовала алгоритм для преобразования временной задержки между двумя эхо-сигналами в сигнал с двумя пиками. Эти данные показали, насколько толстой была коррозия в каждой сканируемой точке. Измерения световых лучей, отраженных от нижележащего металла, были затем собраны для формирования изображений поверхности свинца под коррозией.
Междисциплинарные идеи
Хотя в процессе сканирования были собраны важные данные, необработанные изображения были слишком шумными и беспорядочными, а надпись в то время оставалась неразборчивой. Но Цзюньлян Дун, в то время доктор философии. студент в лаборатории Цитрина, сообразил обрабатывать изображения особым образом, чтобы устранить шум. Вычитая и соединяя части изображений, полученных на разных частотах, Донг смог восстановить и улучшить изображения. Осталось удивительно читаемое изображение, содержащее текст.
Используя обработанные изображения, Вашерет смог определить несколько латинских слов и фраз. Он определил, что все они были частью Pater Noster, широко известного как «Отче наш» или «Отче наш».
Команда также работала с защитником природы, чтобы химически устранить коррозию на кресте, подтверждая надпись Pater Noster. Сравнив их изображения с чистым крестом, команда обнаружила, что на их изображениях видны части надписи, не наблюдаемые на исходном кресте. Обнаружив дополнительные аспекты надписей, которые ранее не были задокументированы, их работа смогла предложить более глубокое понимание креста и дальнейшее понимание христианства 16th века в Лотарингии, Франция.
«В этом случае мы смогли проверить нашу работу впоследствии, но не все ведущие объекты могут быть обработаны таким образом», - сказал Ситрин. «Некоторые объекты большие, некоторые должны оставаться на месте, а некоторые слишком хрупкие. Мы надеемся, что наша работа откроет путь к изучению других свинцовых объектов, которые также могут раскрыть тайны, лежащие под коррозией».
Группа Цитрина также использовала терагерцовую визуализацию, чтобы заглянуть под поверхность картин 17th века, выясняя структуру слоя краски и давая представление о методах мастеров живописи. В настоящее время они исследуют поверхностные покрытия древнеримской керамики.
Перекрёстный проект показывает, что для успеха требуются не только точные измерения, но и тщательная обработка данных и сотрудничество между исследователями из разных областей. Подход команды открывает новые перспективы для анализа изображений в терагерцовом диапазоне и может дать значительный импульс для цифровых сборов данных и документации, а также для распознавания, извлечения и классификации символов.
«Несмотря на три десятилетия интенсивного развития, терагерцовая визуализация по-прежнему остается быстро развивающейся областью», - сказал Локе. «В то время как другие сосредоточены на разработке аппаратного обеспечения, наши усилия сосредоточены на максимальном использовании измеряемых данных».