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深度学习帮助发现敦煌壁画的绘制时代

Science China Press

莫高窟,位于丝绸之路的节点城市敦煌,拥有古代壁画4.5万余平方米,是人类文化遗产的重要组成部分。1987年被列入《世界文化遗产名录》。壁画考古是文化遗产保护的一项重要工作,最近一项研究揭示了莫高窟205窟和206窟六幅壁画的创作时代之谜。

相关的论文题为:“Dating ancient paintings of Mogao Grottoes using deeply learnt visual codes”, Science China Information Sciences最新录用,由深圳大学李清泉教授担任第一作者、武汉大学邹勤副教授担任通讯作者撰写。研究者采用深度学习进行绘画风格的视觉编码,进行了基于绘画时代风格的壁画断代研究,揭示了莫高窟205窟和206窟六幅壁画的创作时代。

壁画创作时代的判别(即壁画断代)是一项重要的考古工作。壁画断代主要依据两种信息,第一种是壁画上的题记,第二种是与壁画相关的古文献。当这两种信息都缺失时,需要分析壁画的绘画时代风格,因为同一时代的壁画具有相同或相似的风格。然而,人的判断不可避免具有主观性,导致不同专家对同一幅壁画可能得出不同的断代结论。例如第205窟西壁南侧观音画像,敦煌学家段文杰先生判断其为盛唐,而敦煌考古学家王惠民先生判断其为初唐。同样,第206窟(如图1)也存在隋代和初唐之争议,因为其开凿地址位于唐朝洞窟群落,而绘画风格与隋代洞窟相似。这些争议一直困扰着研究学者。

该项研究采用深度学习技术分析壁画的绘画风格,利用深度学习获取的壁画视觉编码构建按绘画时代风格分类的壁画断代模型。为了提取具有时代标签的壁画绘画风格,研究者收集了从隋朝到五代共六个朝代的194个洞窟共3860幅壁画,并进行数据增量处理扩展到50000余幅;采用深度卷积神经网络对这些壁画进行分类训练,产生具有时代鉴别力的视觉编码;利用获取的深度视觉编码构建壁画断代模型,对敦煌莫高窟的205窟和206窟共七幅壁画进行了断代测试,结果表明:205窟西壁两幅观音画像为初唐风格,穹顶为盛唐风格;206窟“飞天”壁画为隋代绘画风格。

其中第205窟的四幅画像壁画、一幅穹顶壁画和206窟的一幅“飞天”壁画的断代结果得到了敦煌研究院考古专家王惠民先生的肯定。深度学习的断代结果也显示:第205窟的“孔雀明王”壁画断代结果为中唐,与王惠民先生断代为五代的结果相异,这一点有待研究学者的进一步考证。

这一研究结果丰富了对敦煌壁画断代方法的研究。它不仅对于敦煌壁画的研究、保护以及修复具有重要的意义,而且对于揭示古代壁画的绘画风格规律,进行壁画文物的研究、保护以及修复具有十分重要的科学意义和参考价值。

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该项研究得到了国家重点基础研究发展计划(973计划,No. 2012CB725303)项目资助。

更多详情请阅原文:

Dating ancient paintings of Mogao Grottoes using deeply learnt visual codes,
LI Qingquan, ZOU Qin, MA De, WANG Qian, WANG Song,
SCIENCE CHINA Information Sciences, 2017, just accepted
doi: 10.1007/s11432-017-9308-x

http://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SCIS/doi/10.1007/s11432-017-9308-x?slug=abstract

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