Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10316/95007
Title: Imagem e matéria de objectos com valor patrimonial
Authors: Freire, Luís Carlos Gonçalves Namorado 
Orientador: Gil, Francisco Paulo de Sá Campos
Keywords: Imagens Hiperespectrais; Obras de arte; Difracção de raios-X; Hyperspectral Images; Artwork; X-ray Diffraction
Issue Date: 19-Jun-2020
Project: info:eu-repo/grantAgreement/FCT/5876-PPCDTI/113635/PT 
Place of publication or event: Coimbra
Abstract: Ao longo da história, diferentes povos, diferentes culturas e em diferentes épocas, utilizaram os mais diversos materiais para a elaboração de objetos que hoje podem ter um valor patrimonial importante, desde obras de arte conservadas em instituições ou museus, até obras de maior envergadura como construções, etc. Os materiais que compõem as camadas exteriores dos referidos objetos e as suas características, nomeadamente quanto à sua composição, atual ou passada, estratigrafia, processos de degradação, e consequentes propriedades óticas, conferem-lhes o aspeto visual original ou presente, ou outro que seja consequência de restauros ou simulações. Neste trabalho, desenvolveu-se uma metodologia que pode servir de suporte à análise dos materiais utilizados, nomeadamente revestimentos e pigmentos, que os permita caracterizar, identificando a sua composição, estratigrafia, propriedades físicas e químicas e eventuais processos de degradação. Efetua-se a caracterização colorimétrica destes objetos e a representação das suas imagens, baseada nas matrizes de reflectância, com resolução espectral completa, ao contrário da representação convencional, baseada em algum espaço tricromático. Esta abordagem implica a análise da estratigrafia por observação visual, com a recolha de amostras e análise por microscópio ótico, e posterior estudo da sua composição, da existência de misturas, ou possíveis processos de degradação, recorrendo a técnicas como Difração de raios-X (XRD), Fluorescência de raios-X (XRF), Espectroscopia micro-Raman, Microscopia Electrónica de Varrimento com Espectroscopia de Energia Dispersiva (SEM-EDS) e Espectrocolorimetria. Estas ferramentas de análise são importantes, não só para caracterizar técnicas e materiais utilizados em cada objeto, contribuindo para o conhecimento do seu valor histórico e cultural, como também para determinar as propriedades colorimétricas dos objetos de estudo. Para o seu estudo colorimétrico foram adquiridos espectros de reflectância de vários objetos, na forma de matrizes de reflectância, para posterior processamento, tanto para visualização (permitindo a escolha dos parâmetros de visualização como a codificação tricolor ou o iluminante), como para manipulação, nos domínios espectral e espacial, da informação contida nas matrizes de reflectância, possibilitando a aplicação de filtros, que permitem efetuar simulações de alteração da cor ou textura, fundamentada em informação obtida dos materiais originais utilizados em outras épocas, ou para simular a aplicação de restauros, reconstruções ou a utilização de outros materiais, com novas combinações colorimétricas ou de textura. Propõe-se e realiza-se uma metodologia para a simulação da reflectância espectral de misturas de pigmentos, baseada na teoria de Kubelka-Munk, e também um modelo para a compensação de efeitos da distância para as imagens hiperespectrais adquiridas a maiores distâncias do que as das imagens “macro” (adquiridas em laboratório ou in-situ) como foi o caso de algumas imagens de edifícios do centro histórico de Coimbra. Também no âmbito do cálculo da reflectância estimada, é proposto e testado um modelo aplicado a simulações da variação da reflectância em função do tamanho das partículas que compõem uma superfície.
Throughout history, different peoples, and different cultures, used diverse materials for the elaboration of objects that today may have an important patrimonial value, including works of art preserved in institutions or museums, and others with grater dimensions such as constructions, etc. The materials that make up the outer layers of those objects and their characteristics, namely their composition, present or past, stratigraphy, degradation processes, and consequent optical properties, give them the original or present visual appearance or other, as the result of restorations or simulations. In this work, a methodology was developed that can support the analysis of the materials used, namely coatings and pigments, which allows them to be characterized, identifying their composition, stratigraphy, physical and chemical properties and possible degradation processes. The colorimetric characterization of these objects and the representation of their images is carried out, based on the reflectance matrices, with complete spectral resolution, in contrast to the conventional representations, based on some trichromatic space. This approach involves the analysis of stratigraphy by visual observation, with the collection of samples and analysis by an optical microscope, and subsequent study of its composition, the existence of mixtures, or possible degradation processes, using techniques such as X-ray diffraction (XRD), X-ray Fluorescence (XRF), micro-Raman Spectroscopy, Scanning Electron Microscopy with Energy Dispersive Spectroscopy (SEM-EDS) and Spectrocolorimetry. These analysis tools are important, not only to characterize techniques and materials used in each object, contributing to the knowledge of its historical and cultural value, but also to determine the colorimetric properties of the objects of study. For its colorimetric study, reflectance spectra of various objects were acquired in the form of reflectance matrices, for further processing, both for visualization (allowing the choice of visualization parameters such as tricolor coding or illuminant), as well as for manipulation, in spectral and spatial domains, of the information contained in the reflectance matrices, allowing the application of filters, wich allow simulations of alteration of the color or texture, based on information obtained from the original materials used in other times, or to simulate the application of restorations, reconstructions or the use of other materials, with new colorimetric or texture combinations. We propose and carry out a methodology for the simulation of spectral reflectance of pigment mixtures, based on the Kubelka-Munk theory, and also a model for the compensation of distance effects for hyperspectral images acquired at greater distances than those of “macro” images (acquired in the laboratory or in-situ) as was the case with some images of buildings in the historic centre of Coimbra. Also in the scope of calculating the estimated reflectance, is proposed and tested a model for simulations of the variation of reflectance as a function of the size of the particles that make up a surface.
Description: Tese no âmbito do Doutoramento em Física, Física da Matéria Condensada, apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra
URI: http://hdl.handle.net/10316/95007
Rights: openAccess
Appears in Collections:FCTUC Física - Teses de Doutoramento
UC - Teses de Doutoramento

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