“三维高光谱成像技术可透视物质成分，我们借此完整数字化记录了云冈石窟第7、8窟的几何形态、物质成分与病害分布，为千年石窟解密出独一无二的‘光谱指纹’。”8月11日，山西云冈研究院数字化保护中心文博副研究馆员李丽红接受科技日报记者采访时说。

近日，《世界互联网大会文化遗产数字化案例集（2026）》发布，展示全球文化遗产数字化最新成果，13个国家和地区的45项优秀案例入围。云冈研究院申报的“解密千年石窟的‘指纹’——云冈石窟第7、8窟三维高光谱数据采集”项目成功入选。这是全球首次将高光谱技术系统性应用于大型立体石质文物数字化保护的典型案例，为石窟数字化保护提供了实践范本。

三维高光谱设备。云冈研究院供图

云冈石窟现存主要洞窟45个，2001年被列入世界文化遗产名录。第7、8窟位于云冈石窟群中部，开凿于北魏中期（公元471—494年），是云冈第一组双窟，融合希腊式立柱、印度犍陀罗佛像与中原传统建筑元素，见证东西方文明交流，在云冈石窟开凿史上意义重大。

2003年，云冈石窟启动数字化工程，但此时数字化主要聚焦平面几何形态记录，作为大型立体石窟存在看不清、测不准、留不全等问题。“数字化全息档案缺失、光谱采集技术瓶颈及多模态数据孤岛，是云冈石窟长期面临的难题。”李丽红说，石窟保护需从“拍照片、凭经验”升级为“做CT、靠数据”，既能看清几何图像，又能毫米级精准还原雕刻起伏、裂隙走向与剥落边缘，还能有效识别岩体矿物成分、病害分布与颜料痕迹。

“高光谱成像技术兼具光谱分辨与图像分辨能力，能对物质进行定性和定量及定位分析。通过高光谱技术，可解析石窟内部成分及肉眼不可见的隐含信息。”李丽红表示，高光谱成像技术虽已问世多年，但在大型立体石窟中尚无成功应用先例。云冈石窟曲面结构复杂、空间体量巨大，市面上无现成可用设备与方案。

云冈研究院联合中山大学、广州光信科技有限公司，自主研发专用采集装备，构建涵盖数据采集、校正、融合与分析的全流程技术体系，形成以恒温宽光谱冷光源采集设备为核心的立体石窟全息数字化保护新模式，为全球石窟数字化保护探索新路径。

据介绍，该模式有多个关键技术突破：恒温宽光谱冷光源采集设备集成高光谱相机与3D成像传感器，消除环境温度与光源波动干扰，保障长周期、大面积文物表面数据获取的稳定性；“3D+高光谱”双传感器融合技术，通过同步标定与三维空间配准，实现几何、光谱、纹理的高精度跨模态融合；三维光谱校正技术，将三维形貌与高光谱图像空间映射，实现复杂非平面表面的真实、高保真光谱测量；对遮挡区域进行多视角补全与融合，提升石窟壁面高光谱数据的覆盖率与连续性；全球首个3D高光谱融合数据分析与展示平台，实现三维模型与高光谱数据的深度融合与一体化展示，支持颜料组成与病害分布的三维空间可视化，构建完整技术链。

云冈石窟第7、8窟三维高光谱数据采集现场。云冈研究院供图

2025年，云冈研究院应用该技术方案，完成第7、8窟三维高光谱数据采集，采集面积约1465平方米，数据量29.2太字节，率先实现工程级3D高光谱数据的高精度空间配准与融合，打破多模态数据割裂的技术壁垒，不仅留存石窟毫米级三维几何形态，还精准捕捉岩体物质成分的“光谱指纹”。

“在高光谱技术‘眼’中，石窟可能隐藏着千年前绚烂的色彩密码。通过捕捉岩石表面反射的数百个连续波段的光谱信息，能精准识别岩石矿物成分、盐分分布、水渍渗透范围，乃至肉眼不可见的早期病害迹象。”李丽红介绍，颜料残留、修复痕迹、早期病害迹象等，都通过光谱“指纹”被识别，为石窟色彩研究与修复提供科技支撑。

据介绍，云冈研究院正利用这些数据建立洞窟光谱数据库、颜料色彩光谱库及病害数据库，还将开展色彩颜料智能分析、病害识别，并与三维激光点云数据融合，为石窟保护研究提供系统数据支撑。

今年，云冈研究院启动“第38至45窟及其附属洞窟数字化保护项目”，让三维高光谱技术解密更多石窟“指纹”，为云冈石窟建立覆盖主要洞窟的“全息数字档案”，让这一人类瑰宝在数字世界中永续留存、代代可读。