FLIR 热成像技术助力揭示赫库兰尼姆纸草卷中的隐藏文字
FLIR 热成像技术正帮助意大利研究人员破解赫库兰尼姆纸草卷中的隐藏文字。这批独特的古代手稿在公元 79 年维苏威火山喷发期间被碳化保存下来。
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FLIR 热成像技术正帮助意大利研究人员破解赫库兰尼姆纸草卷中的隐藏文字。这批独特的古代手稿在公元 79 年维苏威火山喷发期间被碳化保存下来。通过采用脉冲热成像技术，并利用先进 FLIR 热像仪提供的 2.775 MHz 高速模拟锁相输入端口，科学家正在恢复此前肉眼无法辨识的文字，同时深入了解这些脆弱文献的内部结构。本文所有图片均来源于 S. Ceccarelli 等人发表于《Scientific Reports》15 卷 34466 号（2025）的研究成果。
这一重要项目由意大利国家研究委员会（CNR）下属遗产科学研究所的研究人员主导开展，他们正在探索以非破坏性方式研究和保护这座古希腊—罗马世界唯一幸存图书馆遗存的方法。
这些纸草卷于 18 世纪在赫库兰尼姆的纸草别墅（Villa dei Papiri）考古发掘过程中被发现。在火山喷发期间，高温及火山物质掩埋导致其发生碳化，从而得以保存。尽管这一特殊过程保存了手稿，但也给历史学家和文物保护人员在阅读和保护这些文献时带来了巨大挑战。
数百年前，许多纸草卷曾被机械展开并固定在支撑板上。然而，由此形成的残片极其脆弱，通常存在严重叠层现象，在许多情况下几乎无法辨认内容。
传统成像技术面临局限
研究人员面临的主要挑战之一在于，碳化纸草基底和墨水均呈黑色，导致采用传统成像方法时难以有效区分二者，因为可见光范围内的对比度几乎完全丧失。X 射线成像等更先进的技术在某些情况下能够发挥作用，特别是在结合人工智能时效果更佳，但其复杂度和成本更高，并且需要将纸草卷运送至具备相关设备的专业实验室。
为应对这些挑战，文物保护人员采用了脉冲热成像技术。这种方法将受控光激励与高速热成像相结合，通过短脉冲光照射纸草卷，并记录其随时间变化的热响应。
由于墨水与周围纸草材料对光的吸收特性不同，表面文字会在激励后的前几帧红外图像中迅速显现。随后数秒内，随着热量在样品内部传播，更深层的结构细节和隐藏特征逐渐显露出来。这种基于时间变化的热学行为使研究人员能够区分文字与基底材料。
先进热成像技术
项目的核心设备是 FLIR X 系列热像仪。该系列产品集高速、高灵敏度红外成像与先进热分析能力于一体，非常适用于对精度和数据完整性要求极高的科研环境。
FLIR X 系列热像仪工作于中波红外波段，使研究人员能够以卓越灵敏度捕捉快速热事件，从而在脉冲热成像分析过程中清晰呈现纸草卷中有墨区域与无墨区域之间细微的温差。X 系列配备高速模拟锁相输入端口，可接收外部参考信号，实现高达 2.775 MHz 采样率的高速热分析。这一能力使研究人员能够探测材料中的微弱信号和极细微的温度差异。
研究团队使用双闪光灯产生可控激励，同时将纸草卷温升控制在 2–3°C 范围内，远低于可能对古代文献造成损害的水平。特殊滤光系统还可阻挡紫外线照射，并最大限度减少不必要的红外反射。
项目团队表示，在识别精细热对比特征以及在整个采集过程中保持图像质量方面，FLIR X 系列的高灵敏度、高空间分辨率以及先进记录能力发挥了关键作用。
此外，其能够连续传输和记录热数据而不丢帧的能力，也为利用 FLIR Research Studio 软件开展深入后处理和分析提供了有力支持。
值得注意的是，该方法完全采用非接触、非破坏性方式，这对于无法进行物理操作或从历史支撑结构上移除的脆弱文化遗产文物而言至关重要。
超越文字复原
尽管项目的首要目标是揭示隐藏文字，但脉冲热成像技术同样能够为文物保护专家提供宝贵的结构信息。
随着热量在更长时间尺度内向纸草材料内部扩散，热数据开始呈现纤维纹理、重叠层结构以及纸草与支撑板之间的粘附点等特征。这些信息有助于保护人员更深入地了解手稿的物理状态，并识别可能发生劣化或剥离的区域。
利用同一套热数据同时研究文字内容和基底形态结构，为修复规划和长期保存策略带来了显著优势。这项技术尤为适用于那些在历史展开过程中形成多层压缩结构的区域。在这些区域中，底层部分并未完全分离，而是继续粘连在一起，形成复杂结构，难以通过传统成像方法进行分析。
研究人员还指出，部分替代技术可能需要体积更大的设备、受到更严格的安装位置限制，或在检测分层材料时提供较低的图像质量。
未来发展潜力
当前仍面临的一项挑战是识别位于纸草卷背面或深埋于多层结构内部的文字，因为激励光只能有限地穿透这些区域。尽管仍有可能探测到来自深层结构的残余热信息，但随着热量在材料中扩散，相关信号会变得越来越微弱且模糊。
为克服这些限制，CNR 团队目前正探索基于人工智能的处理技术。人工智能辅助分析有望进一步增强墨水与纸草基底之间的区分能力，从而提升文本可读性，并为未来的文献解读工作提供支持。
无论未来如何发展，项目团队坚信，脉冲热成像将成为其他先进遗产科学技术的重要补充工具，并发挥越来越重要的作用。这一令人振奋的项目展示了 FLIR 热成像技术在科学研究与文化遗产保护领域不断提升的重要价值。通过将高速热数据采集与先进分析方法相结合，研究人员如今能够以前所未有的方式研究世界上最脆弱的历史文物。
