AI如何修復名畫？
疫情期間，“雲”逛博物館成為了藝術界新風潮。從故宮博物院到紐約的大都會博物館，都推出了360度在家看展功能。
但是，要想在屏幕前體會到親眼看到畫作的震撼仍然不容易。多數畫作掃描沒有辦法復原到作品的細節，畫家的筆觸和材料的質感，並不能滿足藝術品鑑師們的高要求。
阿姆斯特丹國立博物館決定打破這個魔咒，為全球藝術愛好者們送上一份大禮——一份有史以來最高清的電子版《夜巡》畫作！
這幅掃描版的畫作一經上線立刻引起了轟動，網友們紛紛表示：真的太清晰了，有種拿著放大鏡看實物的過癮感。
這幅掃描版的畫作清晰度高達448億像素(44,804,687,600像素)，掃描耗時近兩個月時間，耗資300萬歐元，力求最大限度的保留原畫的畫面，連筆觸和裂縫都清晰可見。
所謂10億像素數字信息圖像(Gigapixelimage)是包含10億以上像素的照片。一般來說，一張10億像素圖像的像素容量，比普通的1百萬像素的數碼照片的要高1000倍以上。這樣的照片一般不是一次曝光形成,而是需要把很多張照片拼接起來。這項龐大的工程由數據科學家Robert Erdmann領導的國立博物館團隊完成。借助機器學習軟件，他們花了兩個月時間把這幅高11英尺，寬14英尺的畫作以超分辨率(macro-XRF)掃描了下來，又利用神經網絡將掃描到的528張照片拼接起來，最終構成了這幅448億像素(44,804,687,600像素)的高清圖像。
012個月的時間掃描+拼合，完成448億像素的《夜巡》《夜巡》是倫勃朗最著名的畫作之一，這幅布面油畫於1642年創作完成，畫的是17世紀荷蘭一支警備巡邏隊的集體照，享譽世界。
1975年，夜巡遭受過一次嚴重的傷害，一名精神病患者用麵包刀在畫作上連劃12刀，博物館對夜巡做了緊急修復，從那時到現在的44年裡，研究人員一直在監測畫作的“健康”狀況。
因為時間太久，畫面也出現了一些例如褪色的問題，畫面右下角的小狗目前已經變成了白色，被人戲稱為“幽靈狗”，畫布上的油彩和清漆也都有開裂、剝落的跡象。在倫勃朗逝世350週年之際，對《夜巡》最新的修復工作也隨之展開。 要獲取這幅畫的高清電子版，首先要對畫作進行一次全身的深度“掃描”。
由於這幅畫過於龐大，而儀器每次可以獲取的範圍非常有限，機器需要一排一排的對畫作進行掃描。在掃描過程中，Robert Erdmann的團隊用到了多種成像技術，包括用X射線穿透油漆的各個圖層。
機器上有紅黃兩個燈，黃色燈亮表示已開啟X射線發生器但還未產生輻射，紅色燈亮則代表機器開始掃描，也就意味著這時候機器正在運行過程中，會伴隨著微量的輻射。 因為這項技術會用到X射線，所以團隊被問到最多的問題就是，射線會否傷害到畫作本身。參與修復項目的一位科學家Annelies Van Loon表示，控制距離和射線量的情況下，這不會威脅到研究人員的人身安全以及這幅畫作，他們也會與機器保持2米以上的安全距離Annelies Van Loon 那掃描這麼一幅3米多高的畫作，需要多長時間呢？
別覺得有了機器的幫忙，就可以快速的修復完成，事實上，這個團隊花了兩個月的時間才掃描完整幅畫作。Annelies稱，“每一次掃描的範圍只有58cmx78cm，掃描畫中的一排就需要花費21.5小時，往往機器一開就是一天。” 但Annelies認為這些付出都是值得的，因為通過掃描可以讓我們看到一些原本肉眼看不到的細節。
將高清版《夜巡》放大到5340 dpi，分辨率4.75微米所能看到的細節 掃描完成，才算完成了一部分。接下來，該神經網絡出場了。
國立博物館稱，利用神經網絡，科學家們將24行的22張圖片（共528張）進行數字拼接。
最終組成了這幅448億像素的《夜巡》，每個像素之間的距離為20微米。
除了高清還原原作，這次的掃描工作還給了藝術研究者們一份“驚喜”。
Annelies表示，“當X射線被反射回來，會給我們一個數據。它可以告訴我們顏料的化學組成，這就是這項技術的特別之處。它還能讓我們看到不同維度的細節，包括所用的材料、繪畫的條件和繪畫技巧。”
不僅如此，通過macro-XRF掃描技術，甚至可以讓我們“穿越”到三百年前，親身感受畫作作者倫勃朗的創作歷程。
博物館負責人Pieter Roelofs詳細介紹道，“通過識別單個元素，不僅能夠識別出顏料，還有助於我們理解這幅畫的構成，甚至可以感受到倫勃朗在創作時在某處的反复塗改，似乎很是糾結。”
Pieter還表示，“可以看出倫勃朗很努力地在創作這幅畫，目前的評論家傾向於把他說成是天才，但從這次的掃描結果來看，他也非常的勤奮。”
02《夜巡》修復項目是該館有史以來規模最大的研究保護項目阿姆斯特丹國立博物館這一修復項目是從去年7月份開始的，項目開始後，這幅《夜巡》就被“封”在了博物館畫廊盡頭，一個巨大的玻璃室裡。
這也是自1808年這幅畫進入博物館以來，有史以來規模最大，最全面的研究和保護項目。
這個耗資300萬歐元的研究和修復項目名為“守夜行動”(Operation Night Watch)，預計將持續數年。由於博物館無法在這麼長時間內將藏品中的瑰寶從參觀者眼中奪走，調查和修復工作便只得在公眾的眾目睽睽之下進行。
國立博物館的繪畫保護負責人Petria Noble稱，“在過去的10到15年裡，我們取得了巨大的進步。大概從2007年左右開始，這些非侵入性技術已經徹底改變了我們進行研究的方式。 ”
“從每一種技術中都能得到一些信息。只有當你把所有這些技術放在一起，才能對這幅畫的形態結構有一個清晰的了解。目前看來，數據收集過程將給博物館帶來很多好處。”
來一睹高清版《夜巡》的風采吧：
http://hyper-resolution.org/view.html?pointer=0.343,0.002&r=0.0000,0.0920,1.0000,0.6994&i=Rijksmuseum/SK-C-5/SK-C-5_VIS_20-um_2019-12-21
事實上國立博物館的研究團隊去年8月就完成了這幅畫的掃描，疫情期間，這份作品也陪伴很多研究者繼續進行藝術鑑賞工作。該團隊還將掃描過程做成視頻發佈在了Instagram上，感興趣的朋友可以自行觀看
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