专利名称：岩刻断代的方法
技术领域：
本发明涉及考古领域，具体涉及岩刻断代的方法。
背景技术：
岩画与岩刻是远古时期的一种艺术形式，它从多方面揭示了古人的生产生活、社会形态、哲学思想、宗教信仰、民族心理和审美观念等丰富的内容，是诸如人类学、历史学、 考古学、美术史学、生物学、环境学等多学科研究的对象。目前，世界上已有140多个国家和地区都发现有岩画和岩刻分布，岩画和岩刻学研究已成为当今国际上的热门学科。其中，颜料绘制型岩画一般可以采用C14的方法判断其生成年代(即断代)，如广西宁明县境内左江的花山岩画，经过C14方法测定，其样本的测定结果为3400年，即新石器年代晚期制作。但是，凿刻研磨型岩画(岩刻)却不能利用上述化学方法来判定，只能依靠考古学和比较学的传统方法来进行断代，比如通过对岩刻现场的观察，艺术风格的分析，题材、构图和艺术特色诸方面进行对比，从而使岩刻断代的难度大大增加。岩画学界也探讨过使用物理的、化学的其他方法进行考量，比如国内曾经出现过的“微腐蚀直接断代法”以及“丽石黄衣”等“地衣测年”方法，但是，经多年的对比观察，特别是业内的研讨论证，上述方法用于岩刻的断代尚缺乏科学依据，可操作性也需要探讨。中国发明专利CN1815202A公开了一种古代岩画年代的测定方法，将已知确切年代的两幅不同年代的岩画画面输入计算机，用计算机明度值检测系统测出两幅岩画的明度值，并以这两幅岩画的明度值为标尺，测算出岩画的作画年代与岩画的画面明度值的比例关系，从而测定出任何所要测定的岩画年代。该专利为岩刻断代提供了一种新的方法，但是，该方法存在以下一些问题第一，对拍摄手段(相机、光源、环境)没有标准设定，或者没有具体的符合国际技术标准的明度值误差测定，这样无法估算和鉴定环境的影响，造成拍摄结果差异性较大，缺乏可比性，从而无法得到正确的判定结果并推广使用；第二、没有考虑自然环境、气候条件、岩石质地等因素对岩画画面的明度值的影响，特别是对于岩石的表面色度差异，没有考虑纠正参数。综上所述，中国发明专利CN1815202A提供的方法，结果准确性有待进一步提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是解决提高岩刻断代准确性的问题。为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种岩刻断代的方法， 包括以下步骤A10、分别通过数码相机在相同的特定拍摄条件下，获得已知确切年代的两幅不同年代的岩刻画面以及待测定岩刻画面；A20、利用计算机图像处理软件分别获得已知确切年代的两幅不同年代的岩刻画面的明度值；
A30、分别计算出上述两幅不同年代的岩刻画面明度值的差值与年代差值之间的对应比例关系，从而得到一度明度值代表的年代差，并作为标尺；A40、将待测定岩刻画面导入计算机图像处理软件中并得到待测定的岩刻画面的明度值，根据所述标尺关系，计算得到待测定岩刻的年代；所述特定拍摄条件包括拍摄现场采用D65标准光源体灯箱，并且数码相机的拍摄参数与所述拍摄现场相适配，拍照距离为800mm，拍照角度垂直于岩刻画面。。在上述方案中，在步骤AlO中，调整数码相机的光圈、快门速度、感光度以及白平衡，使数码相机与D65标准光源体之间的色温差值小于200K。在上述方案中，在步骤AlO中，如果所述色温差值大于200K，则通过计算机图像处理软件进行修正。在上述方案中，所述数码相机为尼康D-300，镜头为VR-Nikon DX18_105mm f/3. 5-5. 6G，拍照时的光圈为f5. 6-8. 0 ；快门速度为l/80-100s ；感光度为200-400°。在上述方案中，在步骤A20中，按照国际电工委员会标准，对所获得的岩刻画面先后进行伽马修正和色度矩阵修正，所述伽马修正为2. 2，所述色度矩阵修正中采用的色度修正矩阵为0. 4124 0. 3576 0.18050. 2126 0. 7152 0. 07220.0193 0.1192 0.9505。在上述方案中，在步骤A20中，选择凿击点均勻、凿击面积大、并且明度值稳定的岩刻画面，并采用加权平均法进行计算，以获得岩刻画面的明度值。在上述方案中，在步骤AlO中，采用灰卡、白板、比色图辅助调整数码相机的白平衡，其中白板的亮度为MOul。在上述方案中，在步骤AlO中，进行环境测光和白板测光，在步骤A20中，根据环境测光和白板测光在计算机图像处理软件中对所获得的岩刻画面进行曝光修正。在上述方案中，在同一块岩石上进行即时凿刻与拍照，并计算出即时凿刻画面与已知年代岩刻的明度值差与二者年代差之间的对应比例关系，然后对步骤A30中的所述标尺进行修正。在上述方案中，对于不同的岩石分类，计算获得不同的所述标尺，并形成数据库， 在步骤A40中，根据待测定岩刻的岩石类别选择相应的标尺计算得到待测定岩刻的年代。本发明，首先对拍摄手段进行了规范，然后对获得的岩刻图像进行了多种修正，从而大大提高了岩刻断代的准确性。
具体实施例方式本发明提供的岩刻断代的方法，是根据光学色度差异原理，通过数码摄影技术与计算机色度分析软件的结合，按照岩石表面色度变化规律，计算出岩石表面刻画痕迹的不同年代。为了便于理解，下面首先简单介绍一下本发明的原理。众所周知，在东亚、中亚和我国北方、西北地区，大多数岩画都凿刻在深褐色岩石的表面。而这类岩石的本质颜色为白色或灰白色，由于岩石中含有铁、锰等物质成分，受到
5风吹、日晒、雨淋等自然现象的侵蚀氧化，致使岩石表面发生了物理变化，凝结了一层黑褐色石皮。无论是古人还是现在，在原石(泛指经历极长时间风化的岩石)表面刚刻上刻痕时，岩刻的画面颜色呈白色或灰白色，与黑褐色岩石表面形成鲜明的反差。随着时间的推移，岩刻的画面颜色越变越深，逐渐由白色向灰褐色、褐色、深褐色变化，表面达到最暗值时，就不会永无止境的继续变暗了。岩刻画面颜色由浅到深的自然变化规律，正反映了岩刻的作画年代由早到晚的发展规律。由此可以认为，作画年代越早的岩刻，其画面颜色越深， 作画年代越晚的岩刻，其画面颜色越浅。一般来说，判别颜色的不同是根据颜色的三个重要特征明度、色调和饱和度。其中，明度是指颜色明亮的程度。对于光源色，明度与发光强度有关；对于物体色，则取决于物体的反射比和透射比。色调是借以区分不同颜色的特征，在可见光范围内，不同波长辐射的颜色具有不同的色调，如红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等。光源色的色调取决于发光体辐射能的光谱组成。物体色取决于物体对光的选择吸收特性及照明光的光谱构成。饱和度是颜色接近光谱色的程度。一种颜色可以看成是光谱色和白光混合的结果。光谱色的比例越大，则饱和度越高。当白光成分为零时，得纯光谱色，饱和度达最高；光谱色的成分为零就就是白光，饱和度为零。饱和度高的颜色深而鲜艳；饱和度低，颜色浅而暗淡。根据三原色定义可以推知每一种颜色都对应着给定三原色的一组量值，或者说， 每一组三原色的量均代表着一种颜色。颜原色的量值表示出各种颜色的。通常用红(R)、绿 (G)、蓝(B)三种颜色作为三原色。色度学中是用三原色的量来表示颜色的。匹配某种颜色所需的三原色的量，称为颜色的三束匕刺溯激值。用红、绿、蓝作为三原色时，颜色方程中的三原色量R，G，B就是三刺激值。三刺激值不是用物理单位来量度的，而是用色度学的单位来量度。具体规定为在 380-780Γjnm的波长范围内，各种波长的辐射能量均相等时，称为等能光谱色。由其构成的白光称为等能白光，简称E光源。等能白光的三刺激值是相等的，且均为1单位。国际照明委员会(法文缩写为CIE)推荐了几种色度学系统，以统一颜色的表示方法和测量条件，如国际照明委员会在1931年同时推荐了两套标准色度学系统 193ICIE-RGB 系统和 193ICIE-XYZ 系统。本发明就是利用光学色度差异原理，根据岩石表面色度变化规律，计算出岩石表面刻画痕迹的不同年代，下面对本发明作出详细的说明。本发明提供的方法包括以下步骤A10、分别通过数码相机在相同的特定拍摄条件下，获得已知确切年代的两幅不同年代的岩刻画面以及待测定岩刻画面；A20、利用计算机图像处理软件分别获得已知确切年代的两幅不同年代的岩刻画面的明度值，例如，用Adobe Photoshop软件打开一幅岩刻画面，点击左侧工具栏中的拾取器(如矩形选框工具或套索工具)，用拾取器在岩刻画面上选取相应的刻痕，在右侧的导航器直方图中显示所选画面部分的明度值数值；A30、分别计算出上述两幅不同年代的岩刻画面明度值的差值与年代差值之间的对应比例关系，从而得到一度明度值代表的年代差，并作为标尺。即通过两幅不同年代的岩刻画面的明度值差值与年代差值之间的对应关系，计算出每个明度值等于多少年，作为标
6尺列出明度值与年代的比例关系运算公式，再根据比例关系运算公式和明度值与年代的对应数据，列出岩画明度值与年代对照表。A40、将待测定岩刻画面导入计算机图像处理软件中并得到待测定的岩刻画面的明度值，根据所述标尺计算得到待测定岩刻的年代，建立岩画年代数据库。本发明与背景技术中提到的中国发明专利CN1815202A公开的一种古代岩画年代的测定方法，主要区别在于，通过规范拍照条件以及图片修正，保证所获得的岩刻画面的一致性，减少环境以及拍照工具产生的差异性，从而提高计算的准确性。在上述方法中，首先是规范了拍照条件，规范拍照条件包括规范拍照环境以及拍
I · ；ο具体地说，对拍照环境进行如下规范在选择岩刻标尺时，应选择有明确纪年的岩刻，且岩刻画面颜色变化明显，最好是早、中、晚期都有，如西夏文、藏文、蒙文，或有明显年代特征的岩刻。岩刻选定后，采用人工的方法创造出符合岩刻拍照的恒定的特定环境，如，拍摄现场采用D65标准光源体封闭灯箱，如遇岩刻基形状变异，采用封闭式灯箱无法满足需要时， 可以采用帐篷，将整个被摄岩刻进行遮光封闭。本实施例中，选用三灯管环形连续光环，色温 5300K-5500K。拍照工具也会对所获得的岩刻画面产生重要的影响，因此，本发明中也对拍照工具(数码相机)进行如下规范调整数码相机的光圈、快门速度、感光度以及白平衡，使数码相机与D65标准光源体之间的色温差值小于200K，如果所述色温差值大于200K，则需要后期通过计算机图像处理软件进行修正。本实施例中，数码相机为尼康D-300，镜头为VR-Nikon DX 18-105mm f/3. 5-5. 6G，拍照时的光圈为f5. 6-8. 0 ；快门速度为l/80-100s ；感光度为200-400°拍照过程中，采用灰卡、白板、比色图辅助调整数码相机的白平衡，其中白板的亮度为MOul。另外，配备一台相同品质的数码相机，作为工作记录的辅助相机。拍摄时，光源及色温必须与相机匹配，并保持同步、同角度、同距离。在上述方法中，其次是对数码相机获得的岩刻画面进行修正。(1)在拍照过程中进行环境测光和白板测光，在步骤A20中，根据环境测光和白板测光在计算机图像处理软件中对所获得的岩刻画面进行曝光修正。(2)按照国际电工委员会标准，对所获得的岩刻画面先后进行伽马修正和色度矩阵修正，所述伽马修正为2. 2，所述色度矩阵修正中采用的色度修正矩阵为0. 4124 0. 3576 0. 18050. 2126 0. 7152 0. 07220.0193 0.1192 0.9505。为了进一步提高岩刻断代的准确性，本发明提供的方法还包括以下一些修正方法。(1)对不同岩刻基的表面与即时刻痕进行样本比对，辅佐断代的时间比对。并根据不同的岩石分类，计算获得不同的标尺形成数据库，在步骤A40中，根据待测定岩刻的岩石类别在标尺数据库中选择相应的标尺计算得到待测定岩刻的年代。
选择即时凿刻的岩石标本，必须选择与所拍岩画的地点、质地、石面朝向及石面颜色相同的岩石，在石面上刻出与岩画画面深度及宽度相同的凿痕进行拍照，拍照时，采用与岩画相同的方法进行操作。同时，采集相同的岩石标本进行鉴定，确保所测的标尺性岩画与即时凿刻的岩石质地相同。计算出即时凿刻画面与已知年代岩刻的明度值差与二者年代差之间的对应比例关系后，对步骤A30中的标尺进行修正。采集岩石标本时，所采标本必须与所测岩画的地点相同、质地相同、石面颜色相近，并委托有关专业部门进行鉴定。鉴定内容包括对取样岩石的质地进行鉴定对取样岩石的成分进行鉴定对岩石表面颜色由浅变深的成因进行鉴定(特别是促使颜色变化的物质含量)。(3)由于古人在凿刻岩画时打击点不均勻，导致计算机中显示的明度值不够稳定， 它的波动幅度一般在3 5度之间，因此，在本发明提供的方法中，凿刻岩画的选择遵循以下两条原则，第一，选择凿击点均勻、凿击面积大、并且在测试中明度值相对稳定的岩画画面；第二，采用加权平均法对岩刻画面的明度值进行计算，即先后测出20个明度值，然后去掉5个最高值、再去掉5个最低值。剩下的10个数相加后再除以10。最后的得数应该是稳定、合理、准确的明度值。在计算时，所测的明度值数量越多，经过加权平均计算后就越精确。以下为一个岩刻年代的测算的具体实例岩刻年代的测算公式为(标尺岩画年代-待测定岩画年代)+ (标尺岩画明度值-待测岩画明度值)=每一个明度值代表多少年。比如(1140-480) + (50-39) = 60年。得数60，代表用计算机测定的岩画画面的每一个明度值等于60年。即每过60年， 岩画画面的明度值减少(变暗)1°。以这一公式为基础，在计算机中测出任何岩画的明度值都可计算出岩画的作画年代。在公式中，以作画年代最明确岩画为标尺(即作画年代可以明确的确定为公元年，明度值为)。计算所测岩画的作画年代公式有2个。第一，计算明度值低于标尺岩画明度值(例如是50° )的
公式为[(A-B) X C+ (D-E) ] = F公式中A 代表标尺岩画画面的明度值为50度。B:代表所测岩画画面的明度值。
C 代表每一个明度值为60年。D 代表现在，即公元2011年。E 比如代表西夏岩画的作画年代，即公元1140年。F 代表所测岩画的距今年代比如以南北朝骑者岩画为例，用计算机测定该岩画画面的明度值为39°。代入公式为[(50-39) X 60+(2011-1140)] = 1531年(距今)，根据计算，该岩画的作画年代为距今1520年，即公元480年，属南北朝中期的岩画。第二，计算明度值高于高于标尺(比如西夏)岩画明度值(50° )的
公式为=D- [ (B-A) X C+E] = F 比如以内蒙古磴口县境内托林沟蒙文岩画为例测出该岩画明度值为61°。
8
代入公式为2011-[(61-50)X60+1140] =211 年(距今)根据计算，所测岩画年代为距今211年，即公元1800年，属清代后期的作品。本发明提供的岩刻断代方法，采用了标准化的工作流程，从而确保了测算结果的准确性。首先是对于拍摄工具即数码相机进行严格的检验鉴定，使其符合技术参数的要求；其次对于光源进行严格的定制，不让环境影响拍摄结果，使其拍摄在完全标准化的环境中进行，从而具有广泛的适用性；三是采用计算机图像处理软件，对于拍照获得的岩刻画面进行严格的、标准化的修正和比对分析，从而具有广泛的可适用性；四是对拍摄对象进行标准的白板测定，后期在计算机图像处理软件通过白板测定值对岩刻画面进行修正；五是对岩刻画面所在的岩石进行分类界定，从而对岩刻画面进行修正；六是对操作流程进行严格的标准化规范，设计专门的表格，内容包括拍照时间、 岩画名称、岩画尺寸、照片编号、画面朝向、画面颜色、标本号、摄影人、记录人等，力求做到对岩画的原始状态记录详实准确，从而确保岩刻断代的准确性。本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
权利要求
1.岩刻断代的方法，包括以下步骤A10、分别通过数码相机在相同的特定拍摄条件下，获得已知确切年代的两幅不同年代的岩刻画面以及待测定岩刻画面；A20、利用计算机图像处理软件分别获得已知确切年代的两幅不同年代的岩刻画面的明度值；A30、分别计算出上述两幅不同年代的岩刻画面明度值的差值与年代差值之间的对应比例关系，从而得到一度明度值代表的年代差，并作为标尺；A40、将待测定岩刻画面导入计算机图像处理软件中并得到待测定的岩刻画面的明度值，根据所述标尺计算得到待测定岩刻的年代；其特征在于所述特定拍摄条件包括拍摄现场采用D65标准光源体灯箱，并且数码相机的拍摄参数与所述拍摄现场相适配，拍照距离为800mm，拍照角度垂直于岩刻画面。
2.如权利要求1所述的岩刻断代的方法，其特征在于，在步骤AlO中，调整数码相机的光圈、快门速度、感光度以及白平衡，使数码相机与D65标准光源体之间的色温差值小于 200K。
3.如权利要求2所述的岩刻断代的方法，其特征在于，在步骤AlO中，如果所述色温差值大于200K，则通过计算机图像处理软件进行修正。
4.如权利要求1所述的岩刻断代的方法，其特征在于，所述数码相机为尼康D-300， 镜头为VR-Nikon DX 18-105mm f/3. 5_5. 6G，拍照时的光圈为f5. 6-8. 0 ；快门速度为 l/80-100s ；感光度为 200-400°。
5.如权利要求1或3所述的岩刻断代的方法，其特征在于，在步骤A20中，按照国际电工委员会标准，对所获得的岩刻画面先后进行伽马修正和色度矩阵修正，所述伽马修正为 2. 2，所述色度矩阵修正中采用的色度修正矩阵为0.4124 0.3576 0.18050.2126 0.7152 0.07220.0193 0.1192 0.9505。
6.如权利要求1所述的岩刻断代的方法，其特征在于，在步骤A20中，选择凿击点均勻、 凿击面积大、并且明度值稳定的岩刻画面，并采用加权平均法进行计算，以获得岩刻画面的明度值。
7.如权利要求2所述的岩刻断代的方法，其特征在于，在步骤AlO中，采用灰卡、白板、 比色图辅助调整数码相机的白平衡，其中白板的亮度为MOul。
8.如权利要求1所述的岩刻断代的方法，其特征在于，在步骤AlO中，进行环境测光和白板测光，在步骤A20中，根据环境测光和白板测光在计算机图像处理软件中对所获得的岩刻画面进行曝光修正。
9.如权利要求1所述的岩刻断代的方法，其特征在于，在同一块岩石上进行即时凿刻与拍照，并计算出即时凿刻画面与已知年代岩刻的明度值差与二者年代差之间的对应比例关系，然后对步骤A30中的所述标尺进行修正。
10.如权利要求1所述的岩刻断代的方法，其特征在于，对于不同的岩石分类，计算获得不同的所述标尺，并形成数据库，在步骤A40中，根据待测定岩刻的岩石类别选择相应的标尺计算得到待测定岩刻的年代。
全文摘要
本发明公开了一种岩刻断代的方法，包括以下步骤A10、分别通过数码相机在相同的特定拍摄条件下，获得已知确切年代的两幅不同年代的岩刻画面以及待测定岩刻画面；A20、利用计算机图像处理软件分别获得已知确切年代的两幅不同年代的岩刻画面的明度值；A30、根据两幅画面明度值的差值与年代差值的对应比例关系，得到一度明度值代表的年代差作为标尺；A40、将待测定岩刻画面导入计算机图像处理软件得出待测定岩刻的年代；所述特定拍摄条件包括拍摄现场采用D65标准光源体灯箱，并且数码相机的拍摄参数与所述拍摄现场相适配。本发明，首先对拍摄手段进行了规范，然后对图像进行了多种修正，从而大大提高了岩刻断代的准确性和该方法的普遍使用价值。
文档编号G01N21/84GK102419328SQ20111023179
公开日2012年4月18日 申请日期2011年8月15日 优先权日2011年8月15日
发明者姜涛, 廖宁放, 王建平, 谭世俊, 龚鹏 申请人:王建平