一件文物的收藏与展示,可能经过点交、包装、运输、修复、布展等多个环节,经手多个岗位。每一次流转,都需要回答身份认证的关键问题。长期以来,这项判断主要依靠外部标签、档案照片和保管人员的经验。随着馆际交流展览日益频繁,文物流转的环节和频次不断增加。与此同时,现代仿制技术不断提升,仅凭肉眼和经验进行核验,难以完全适应更加精细化、规范化的安全管理要求。如何在无损前提下,对文物本体进行客观、准确、可追溯的身份核验,已成为行业亟待解决的痛难点。
围绕这一行业难题,杭州市临平博物馆联合科技企业开展“文物指纹——基于微痕比对的藏品管理应用”项目建设,以文物本体微痕特征为身份密钥,融合高精度采集、人工智能比对和区块链存证技术,构建文物身份同一性认定的数字化技术体系。
这项探索使文物身份鉴别从依赖外部标签,转向识别文物本体;从依赖个人经验,转向人机协同验证;从分散留痕,转向全过程不可篡改记录。数字化由此不再停留在“把台账搬到电脑里”,真正加入了文物保护和藏品管理的核心业务环节。
由显微相机、智能算法和区块链连成的业务链
正如每个人的指纹独一无二,即使同一批次、同一工艺制作的器物,微观上的局部痕迹特征也难以完全一致。这些文物本体的表面微痕,成为其不可复制的身份特征。项目据此确立“以文物本体为对象、以微痕特征为密钥”的技术路径,通过采集文物高清微痕图像叠合成文物“指纹”模型,将其转化为身份数据实现认证。为使这一理念成为可操作的工具,项目围绕“采得准、比得对、信得过”三个环节构建技术体系。
集成硬件“采准”。项目集成了由高分辨率CCD摄像机、高倍显微镜、同轴光源和精密定位模块组成的硬件设备。重定位拍摄是设计中的关键环节。通过定位引导,使不同时间、不同操作人员能够更快回到同一采集区域,降低位置、角度变化对比对结果的影响。针对不同场地需求,进一步形成固定式与便携式两套设备,分别用于馆内稳定、精细的批量采集,和巡展、外借等临时场景中快速部署。
人工智能“比对”。项目团队研发专用于文物微痕识别的AI图像比对算法,大数据训练使系统能够从复杂图像中提取关键特征点,并计算前后两次采集模型的匹配程度。面对不同材质差异大、单一模型难以通用的问题,团队采用基于适配器的快速融合微调方法:底层模型共享通用识别能力,再对不同文物类别针对性配置适配模型,减少重复训练成本,同时提高识别的准确性和泛化能力。
区块链“证信”。文物身份管理不仅需要给出比对结果,还要能够说明数据何时采集、由谁操作、是否被修改。项目将原始“指纹”采集数据和历次比对结果上链存证,利用区块链不可篡改、全程可追溯的特点,形成从采集到核验的完整记录,既为技术结果增加可信依据,也为厘清工作责任、规范业务流程提供数据支撑。
显微相机、智能算法和区块链互相嵌套,形成“采集—建档—比对—存证—追溯”的文物“指纹”闭环业务链,使数字技术真正进入藏品管理环节。
从试点采集到真实场景,边应用边迭代
项目实施“试点先行、迭代优化、逐步推广”的稳健落地步骤。2023年,在浙江省文物局的支持下,项目作为文物安全智慧监管“揭榜挂帅”试点启动。杭州市临平博物馆首先选取陶瓷器、玉器、书画等具有代表性的文物开展采集,不同材质带来的问题很快显现出来:平面纸质文物表面纹理清晰,易形成稳定特征;不少陶器形态复杂,重复定位难度较大;部分玉器半透光且体积较小,不易对焦。项目团队据此反复调整倍率、定位方式和操作流程,为算法训练积累基础数据。
在初始阶段积累丰富数据后,研发重点转向算法优化和系统集成。团队模拟文物实际流转中可能出现的光环境改变、采集位置偏移、人员更换等情况,测试比对效果,并将后台软件与采集硬件衔接,完成基于微痕比对的藏品管理应用整体开发,使文物身份核验嵌入既有出入库流程。
系统建成后,项目立即投入实践检验。杭州市临平博物馆通过日常藏品管理的持续应用,完成2000余件文物“指纹”建档,累计形成数万个“指纹”特征数据,覆盖书画、玉器、陶瓷器、石器、金银器、铜器等多个门类。同期,在杭州市临平博物馆向上海博物馆、中国丝绸博物馆、中国文物交流中心等多家单位的馆际借展文物交流中,系统在文物出入库环节有效完成同一性核验。
实际业务场景也持续反哺技术改进。例如,在推广试用中,团队发现部分瓷器表面过于光滑反光较强,影响采集效果,但将器物置于遮光罩下则降低采集效率,研究后增设配套防反光光圈解决问题。固定式设备能够保证馆内采集精度,但在馆外场景中不够灵活,于是团队进一步研发集采集、比对和存证功能于一体的手持便携式智能终端。项目正是在一次次实践中不断发现问题、解决问题,逐渐从试点方案成长为可持续迭代的应用体系。
中小博物馆,同样可以成为创新的发起者
杭州市临平博物馆是一家区县级博物馆,并不具备独立完成硬件、算法和平台研发的全部条件,却同广大文博单位一样,有着真实的业务需求、丰富的应用场景和持续验证技术的馆藏资源。项目由博物馆提出问题、定义场景、安全监管和参与评价,科技企业负责硬件与算法实现,高校和科研团队进一步参与技术迭代,逐渐形成“博物馆+科技企业+高校”的协同创新模式。
在这一模式中,博物馆不单是被动接受一套已经完成的产品,而是从项目起点就参与技术设计。设备是否接触文物,库房环境是否允许操作,安全如何保障,数据如何与既有管理系统衔接,这些问题都由文博人员和技术人员共同回答。团队以具体问题为纽带,使技术研发不偏离文物保护的安全边界。
文物“指纹”采集比对的实现,证明数字化创新并不只属于资金雄厚、技术团队庞大的头部机构。基层博物馆所要面对的综合日常业务更复杂,人员经费更紧缺,对具体问题的感受也更直接,同样也可以成为行业创新的发起者和验证者,并在推广应用阶段发挥特有的高效率、低门槛优势。该项目受到浙江日报、浙江新闻频道及“浙江文物”等媒体关注,也使杭州市临平博物馆从技术应用单位进一步走向文博数字化创新的前台。
试点应用走向行业建设
秒级比对背后,是藏品管理方式的重新组织。“文物指纹”系统将大量肉眼难以稳定辨认的微观信息转化为可计算的数据,单件文物的比对时间缩短至秒级。工作人员依照系统提示完成定位和采集,即可获得匹配结果,系统为文物身份同一性判断提供了更加客观、统一的依据,使人的经验与技术识别相互补充。区块链存证使关键操作可查验、难篡改,也为防范管理漏洞增加了一道技术防线。文物安全管理由此进一步转向过程控制,为组织更完善的藏品管理方式提供了条件。
2023年12月,团队联合天津大学等单位申报国家重点研发计划“文化科技与现代服务业”重点专项获批,杭州市临平博物馆承担装备体系设计、应用示范评估相关任务。项目由此从单馆试点进入更大规模的建设阶段,在2024年至2027年间开展十万件次文物“指纹”采集与验证,进一步完善装备体系、算法模型和应用标准。
随着项目技术不断成熟,文物“指纹”应用不仅在藏品出入库、盘点等日常管理中发挥重要作用,还可拓展至文物征集、出入境鉴定、司法鉴定等领域,具有广阔的应用前景。这些场景对数据规范、设备兼容和安全机制提出了更高要求。当每一件文物都拥有不可复制的“数字身份证”,不同行业机构能够依据统一标准采集数据、交换验证结果,数字技术就能真正成为守护文物的日常力量。
(作者单位:杭州市临平博物馆)




