计算机辅助的传世高古玉器真伪鉴别方法

摘要

本发明是一种传世高古玉器真伪的鉴定方法。采用计算机图像识别的传世高古玉器真伪鉴别方法，提供古玉特征显微结构图及特征量化的客观鉴定方法。特点是建立出土古玉表层特征显微数码图像数据库和人工制伪玉表层特征显微数码图像数据库，用出土古玉真品特征视频图像与待鉴玉器视频图像相互特征对比，相同者则鉴定为真，否则为伪。本发明的优点：提供了一致的、客观的、量化的判别指标。能得到准确、永久地记录和精确的校验；不需专业鉴定人员也能精准地鉴别玉器的真伪。能有效地阻止伪作的泛滥，有利于古玉收藏活动的健康发展。本发明还可以通过互联网传递图片，防止待鉴别玉器在鉴定过程或移交运送过程中造成遗失或损坏，解决了远程鉴定的难题。

说明书

技术领域

本发明涉及一种传世高古玉器的真伪鉴别方法。特别涉及将计算机技术中的图像识别技术，应用于传世高古玉器鉴别。采用传统的古玉经验鉴别方法，结合计算机辅助的传世高古玉器真伪鉴别方法，属于一种出土古玉表层特征显微结构图及特征量化的客观鉴定方法。

背景技术

传世高古玉器是指新石器时代各文化遗存的，在不同的时间地点出土后一直在世间流传的玉器。多数玉器的特点是脱离了出土地点和环境，给传世高古玉器真伪判定带来了众多困难。所以，如何能判定传世高古玉器的真伪和准确断代是一个非常复杂的过程。从何入手与合理的鉴定步骤是至关重要的。首先是判定真伪，真伪不确定其它将无从谈起。

目前，传世高古玉器真伪的鉴定还停留在经验鉴定阶段，是一种秘方似的经验总结，凭少数专家的个人丰富经验、知识和眼力，推理判断某个传世高古玉器的真伪。采用常识类比所得出的结论常常难以检验。由于鉴定专家是根据自己的经验和常识来解释古玉的真伪，有时这种鉴定结论存在很大的差异。如果一种现象有几种不同的可能性解释而无法予以验证，那么结论也就没有科学意义。如果有人对一种结论提出不同的看法，而研究者无法予以解释，那么这样的结论也难以令人信服。如果鉴定学家得出的结论无法被证实，那么这种结论只是一家之言，而很难被看作是科学的结论。这种常以学者的地位、经验和资历作为仲裁依据，而得出的结论虽然都被冠以科学的名义，但这显然是有悖于科学本意的。以经验、常识和直觉思维的传统方法来处理复杂的科学问题已经完全不合时宜了，它不但限制了研究的深度和广度，而且有可能使我们的传世高古玉器真伪鉴定误入歧途。

经验鉴定传世高古玉器真伪还存在另一个问题：一件古玉可以说是无价之宝，在鉴定过程或移交运送过程中造成遗失或损坏是不可弥补的重大损失。如何在避免这样的损失，也是古玉鉴定过程存在的问题。本发明可以通过互联网传递图片，解决远程鉴定的难题。

目前，没有发现更好的更先进的传世高古玉器真伪鉴别方法。也没有发现有关利用计算机图像识别技术鉴别传世高古玉器真伪方法的报道或相关文献。

中国专利，授权公告号：1232857的专利，提供了一种对字迹与印文交叉重叠先后顺序的鉴别方法，其特征是：包括下列步骤：

①将需鉴别的检材在显微镜下进行照相，形成显微摄影图像；

②根据字迹与印文交叉重叠形成的不同方式，建立试验样本，并将试验样本在显微镜下进行照相，形成对比显微摄影图像；

③将步骤①得到的显微摄影图像与步骤②得到的对比显微摄影图像进行特征对比，找出与检材形成的显微摄影图像特征相同的试验样本的显微摄影图像，从而得出检材的字迹与印文交叉重叠先后顺序。

在建立试验样本显微摄影图像过程中，根据不同的书写墨水(包括碳素墨水、蓝黑墨水、圆珠笔油、复写纸复写形式)、字迹与印文交叉重叠先后顺序(先书写后盖印、先益印后书写)、书写时间的长短(盖印后即写、印文干燥后书写)，分别建立试验样本，形成对比显微摄影图像。

在对比过程中，将步骤①得到的检材显微摄影图像与步骤②得到的对比显微摄影图像进行特征对比，找出与检材形成的显微摄影图像特征相同的试验样本，“蓝黑墨水，先盖印后书写”的显微摄影图像，从而得出检材的字迹与印文交叉重叠先后顺序为：先盖印后书写。

这种方法应用于印文交叉重叠先后顺序鉴别，效果很好。但不能应用于传世高古玉器真伪鉴别。

发明内容

本发明的目的是：提供一种计算机辅助的传世高古玉器真伪鉴别方法，将传世高古玉器经验鉴别，结合计算机辅助鉴别的方法。为鉴定专家提供传世高古玉器表象特征显微结构图和传世高古玉器特征量化的鉴定方法。给传世高古玉器真伪鉴定专家提供一致的、客观的、量化的判别指标。能得出准确、永久地记录和精确的校验；使传世高古玉器真伪鉴定查验方便，不需要专业鉴定知识也能精准地校验出传世高古玉器真伪鉴定。另外减少传世高古玉器在鉴定过程中不必要的损失。可以通过互联网传递图片，解决远程鉴定的难题。

本发明采用的技术方案是：

图像摄入设备包括数码相机或显微摄影设备；储存和比较图像设备是储存和比较图像使用的计算机及PHOTOSHOP软件。

传世高古玉器真伪鉴别方法步骤如下：

A、建立出土古玉表层非原生性特征显微摄影电子数据库。

a、选取出土古玉具有结构特征的整体和在出土古玉表面上选取0.5-2平方厘米的表层要素特征对象块，使用数码相机拍照。数码相机一般不要低于500万像素。显微摄影数码照相机将出土古玉表层非原生性特征数字化图像，输入、储存于计算机中。

b、用获得的出土古玉表层非原生性特征数字化图像，建立出土古玉表层非原生性特征图像数据库。并依出土古玉表层非原生性特征类型编号分类，每一特征要素与对应的图像连接。使之可以在PHOTOSHOP软件环境中打开、操作。

B、通过放大镜选取待鉴别玉器的表层非原生要素特征，将这些特征拍摄成显微数码电子图像。这些特征对真伪鉴别有重要意义。所述的放大镜以20倍的放大镜为最佳。将获取的待鉴别玉器显微数码电子图像输入计算机。使之可以在PHOTOSHOP软件环境中打开、操作。

所述的选取待鉴别玉器的表层非原生要素特征，包括待鉴别玉器具有结构特征的整体和待鉴别玉器表面上选取0.2-2平方厘米的表层非原生性特征。

C、将待鉴别玉器显微摄影图像在计算机PHOTOSHOP系统环境中打开，在出土古玉表层非原生性特征数据库中找出与待鉴别玉器形成特征类型相同的出土古玉标准样本的显微摄影图像在同一个PHOTOSHOP系统环境中打开，进行待鉴别玉器与数据库中的出土古玉标准样本要素特征对比。出土古玉标准样本要素特征视频图像与待鉴别玉器视频图像的要素特征相同者则待鉴别玉器为真，否则为伪。

如果待鉴别玉器第一种特征类型与出土古玉表层非原生性特征对比中无法准确判定或者希望鉴别多项待鉴别玉器特征时，重复步骤B和C，选取其他表层非原生性特征类型图像进行对比，通过多种特征类型图像的对比判定，得出正确的判定结论。

本发明公开了一种对传世高古玉器的鉴定方法。本发明涉及计算机技术中的图象识别领域，传统的古玉鉴别方法属于经验科学，将二者结合起来构成一种计算机辅助的传世高古玉器真伪鉴别方法，为鉴定专家提供古玉特征显微结构图及特征量化的客观鉴定参考依据。本鉴定的过程实际上是在发现和寻找并采集一些传世高古玉器自然形成的表象特征。就象人的年龄大小是可以根据某些表象特征来判定一样，如皱纹、白发、老年斑等。高古传世玉器的表象特征包括色彩的、质地的、形状上的属自然形成的变化。这些自然形成的特征与出土古玉的特征相同，这些特征是人为造假者根本无法仿造的。例如孔中孔，即在一个人工钻孔的孔壁上有一细小而深邃的针状自然蛀孔。发现待鉴别玉器的表层非原生要素特征有这种自然蛀孔，则待鉴别玉器为真品。传世玉器上的孔中孔是人工无法仿造的。原因在于人工钻孔在先而自然蛀孔在后，这种自然蛀孔形成的时间是非常缓慢的，可能需要数百至数千年。有这种特征的传世高古玉器可确定为真品。

使用20-100倍的放大镜能够看到玉器表面的微观特征，用于发现古玉的表象变化。这些表相的特征经过试验的分析，得出有价值的分析数据。如对出土玉器表面呈现出的色彩分析。在玉器表面取不同色彩的颗粒样本，作化学分析或电子探针测定。色彩分析结果表明，红色和褐色表皮的Fe(铁元素)高于内部；黑色表皮含Cl或有机物，而内部没有；绿色表皮含Cu(铜元素)，内部也没有。这表明表皮色与器物表面对外来离子的吸附有关。但是这些实验分析还存在局限性。对传世玉器的分析，只能作为一种辅助手段。

鉴定的主要依据是类比学和型与沁形成的先后次序。类比是以有出土记录的古玉为标准，发现和研究它们的变化特征，建立出土古玉表层非原生性微观特征计算机信息库。再用传世高古玉器的特征与它进行类比，得出正确结论。再通过分析造型与玉表层特征的先后成因关系，玉表层特征与造型的依附关系。如玉器表层特征显示为脉状凸起，根据脉状凸起的走向及连贯性，既玉器表平面与凹槽中或转折处的脉状凸起是否一致，来判定脉状凸起是先于加工前形成的还是加工后形成的。如考古学的层位学一样，上层的年代晚下层的年代早。也就是说玉器表特征是在造型前形成的还是在后形成的。在前形成的为赝品，在后形成的为真品。

所述的出土玉器表层要素特征图像分类是：

A、沁变分类a、色彩分类  1、沁色分类——红色沁、绿色沁等。

           b、质变分类  2、次生物分类——玉表滑石化次生物、钙化次

                           生物。

                        3、皮壳分类——黑色皮壳、白色皮壳等。

                        4、结晶体分类——针状结晶、竹叶状结晶等。

           c、特征分类  5、表层凸起分类——点状凸起、片状凸起等。

                        6、蛀孔分类——针状蛀孔、孔中蛀孔等。

                        7、裂纹分类——乱柴状裂纹、冰裂纹等。

                        8、型变分类——自然型变、挤压型变。

B、材质分类             9、材质属性——透闪石、蛇纹石、玉髓等。

                        10、玉料来源——新疆和填玉、东北岫岩玉等。

C、造型分类             11、时代分类——新石器时代、夏、商、周等。

                        12、品种分类——礼器、观赏器、佩饰等。

                        13、用途分类——祭祀、陈设、佩带等。

D、工艺分类             14、钻孔分类——手工、机工。

                        15、刀法分类——手刻、陀具。

                        16、磨工分类——解玉沙手工磨制、电动沙轮。

上述步骤中建立的真品样本显微摄影图像具有如下的特征：

沁变分析包涵三个内容：色彩变化、质地变化、特征变化。

特征变化——显微摄影图像所反映的玉表层的特征变化分为：自然凸起、蛀孔、裂纹和型变4种。

自然凸起包括脉状凸起、块状凸起、点状凸起和蜂窝状凸起。

蛀孔包括针状蛀孔、蜂窝状蛀孔、点状蛀孔、孔中蛀孔、无规则形蛀孔。

裂纹包括乱柴纹、脉状纹、蚯蚓纹、直裂纹、冰裂纹、牛毛纹。

型变包括自然扭曲。

以上这些特征都是古玉长时间在土壤里埋藏所形成的自然变化。

质地变化——质地变化有两种含意，一是玉本身的质地。玉本身的质地是指它的矿物属性及产地。二是指质地变化，这就和沁分不开了，有沁才能有质地变化。古玉在地下埋藏几千年，不可避免地产生次生变化。其表现形式有；结晶体、竹叶状次生物、针状结晶、蚂蚁脚、霉点、鸡骨白或皮壳。

色彩变化——非玉质原生色彩。与埋藏环境中的化学原素产生置换作用。如红色和褐色表皮的Fe(铁元素)高于内部；黑色表皮含C(碳元素)或有机物，而内部没有；绿色表皮含Cu(铜元素)，内部也没有。这表明表皮色与器物表面对外来离子的吸附有关。这样形成的色彩变化有别于玉质原生色彩。

上述步骤中建立的真品样本显微摄影图像还可以具有如下的特征：

造型分类主要是时代特征分类、品种分类、用途分类。

上述步骤中建立的真品样本显微摄影图像还可以具有如下的特征：

工艺分类为：钻孔工艺、刀法分类、磨工分类和开料分类。

钻孔工艺包括对钻、程钻、管钻、石钻、铁钻、手钻、机钻。

刀法分类包括各种材质的刻刀留下的痕迹、使用陀具留下的痕迹。

磨工分类包括手工磨擦和机械磨擦。

开料分类包括手工开料和机械开料。

本发明在建立出土古玉表层非原生性特征显微摄影图像数据库的同时，还可以在计算机内建立人工制伪玉表层特征显微数码图像数据库。目的是采用人工制伪玉表层特征显微数码图像与待鉴玉器显微摄影图像对比，两者相同则为赝品。

本发明的有益效果是：计算机辅助的传世高古玉器真伪鉴别方法，为传统的传世高古玉器真伪鉴别中存在的非客观性和非量化性等问题，提供可行的解决方案；采用出土古玉的数字化图像输入计算机，利用对比识别技术进行传世高古玉器真伪辅助鉴别，操作简单、实现方便、提供了量化的鉴别结果、包括待检玉器显微摄影图像、出土古玉显微摄影图像，在数据库中找出与待检玉器形成特征相同的出土古玉显微摄影图像，进行特征对比。

该鉴定方法的优点是：给专家提供一致的、客观的、量化的判别指标。能得到准确、永久地记录和精确的校验；查验方便，具有一般的专业鉴定知识的人就能准确地鉴别传世高古玉器作品的真伪。本办法使用能有效地阻止伪作的泛滥，有利于古玉收藏活动的健康发展。另外利用显微摄影图像对比鉴别，可以避免传世高古玉器在鉴定过程中不必要的损失。可以通过互联网传递图片，解决了远程鉴定的难题。

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1是一件待鉴别玉器玉猪龙的整体图像。

图2是一件出土古玉数据库中的出土古玉璜的整体图像。

图3是图1待鉴别玉器玉猪龙的局部特征显微摄影图像，钻孔中有沁色的图像。

图4是图1待鉴别玉器玉猪龙的局部特征显微摄影图像，玉表有脉状凸起的图像。

图5是图1待鉴别玉器玉猪龙局部特征显微摄影图像，中间钻孔孔壁上留有自然蛀孔的图像。

图6是一件出土古玉数据库中的出土玉猪龙的整体图像。

图7是一件出土古玉数据库中的出土玉猪龙的整体图像。

图8是一件待鉴别玉器玉猪龙整体图像。

图9是图7的局部特征显微摄影图像，出土玉猪龙钻孔内有蛀孔；钻孔内有表层包浆；玉表层包浆保持一致。

图10是图8待鉴别玉器玉猪龙的局部特征显微摄影图像，钻孔内包浆和玉表层包浆不一致。

图11是图7的局部特征显微摄影图像，出土玉猪龙磨槽内的包浆和玉表层包浆保持一致。

图12是图8待鉴别玉器玉猪龙的局部特征显微摄影图像，磨槽内的包浆和玉表层包浆不一致。

具体实施方式

实施例1：

首先，建立出土古玉表层非原生性特征显微摄影图像数据库。在众多的出土古玉表面上，分别选取0.2-2平方厘米的有表层非原生性特征的对象块，使用显微摄影数码相机拍照。同时选取出土古玉具有结构特征的整体，用显微摄影数码相机拍照。数码相机像素500万。显微摄影数码相机将出土古玉表层非原生性特征数字化为图像，输入计算机，按出土玉器表层要素特征图像分类储存于计算机中。获得出土古玉表层非原生性特征的彩色数字图像2341张，建立一个出土古玉表层非原生性特征图像数据库。并依出土古玉表层非原生性特征类型编号分类。每一特征要素与对应的图像连接。使之可以在PHOTOSHOP软件环境中打开、操作。

显微摄影图像分类分别是：

A、沁变分类a、色彩分类   1、沁色分类58张；

           b、质变分类   2、次生物分类137张；

                         3、皮壳分类37张；

                         4、结晶体分类68张；

           c、特征分类   5、表层凸起分类36张；

                         6、蛀孔分类28张；

                         7、裂纹分类22张；

                         8、型变分类14张；

B、材质分类              9、材质属性18张；

                         10、玉料来源66张；

C、造型分类              11、时代分类1500张；

                         12、品种分类88张；

                         13、用途分类192张；

D、工艺分类              14、钻孔分类38张；

                         15、刀法分类25张；

                         16、磨工分类14张。

为了清楚地记录分类显微摄影图像的出处，在出土古玉表层非原生性特征显微摄影图像数据库中，还存有出土古玉的整体图像。出土古玉的整体图像一般分在造型分类中。

其次，将待鉴别玉器玉猪龙在XLT--3400显微镜下进行照相，形成显微摄影图像。将一只500万像素的数码相机固定在三脚架上。光学显微镜接通电源后，打开底座侧光灯，将待鉴别玉器放在显微镜的观察位置上，进行观察调焦，待玉表层非原生性特征清晰后，将照相机镜头对准显微镜的一个观察镜头，照相机高低以显微镜头能对上为止，而且靠近显微镜头，然后对照相机进行调焦，直到从照相机镜头内清晰地看到显微镜头内待鉴别玉器玉猪龙的玉表层非原生性特征为止。然后，开启相机快门拍照。形成待鉴别玉器玉猪龙的整体图像(图1)、待鉴别玉器玉猪龙的钻孔中有沁色的图像(图3)和待鉴别玉器玉猪龙的玉表有脉状凸起的图像(图4)、待鉴别玉器玉猪龙中间的钻孔孔壁上留有蛀孔(图5)。

最后，进行计算机图像对比。打开计算机，进入PHOTOSHOP软件系统，在此软件环境下进行对比判定。先将待鉴别玉器的显微电子图像输入计算机，再从数据库中调出与待鉴别玉器特征相应的真品图像，一张真品图像至数张真品图像不等根据需要而定，进行真伪对比判定。

第一步；证明沁为真沁。从数据库中调出红山时期玉璜(图2)，1997年于巴林右旗出土，现藏于巴林右旗博物馆。璜为黄色玉质，透明度好，黄中泛白雾状水沁。待鉴别玉器玉猪龙的整体图像(图1)与真品玉璜图像(图2)比较。玉猪龙为黄色玉质，透明度好，黄中泛白雾状水沁。玉猪龙表特征与真品完全吻合。

第二步；证明沁的形成在雕工之后。待鉴别玉器玉猪龙钻孔中的孔壁表层有沁色(图3)，沁走向通过转折处与孔外玉表沁保持一致，与玉璜的玉表沁特征完全吻合。这证明玉猪龙的沁是在钻孔之后形成的(图3)。

第三步；证明人为所不可能仿造的。待鉴别玉器玉猪龙的沁部分明显高于玉表，有脉状凸起(图4)，这一现象为自然形成，这种自然形成的沁是需要一个相对稳定的环境和慢长时间来完成的。人工造假者无法仿造。

第四步；证明造型在先而蛀孔在后。待鉴别玉器玉猪龙中间的钻孔孔壁上留有蛀孔，(图5)这些蛀孔是在钻孔后形成的，也就是说人工钻孔在先而自然蛀孔在后，这些自然蛀孔的形成是一个及为缓慢的过程，而且是在一个相对稳定不变的环境下形成的。这一点也从另一方面验证了这件待鉴别玉器是一件真品。

第五步；证明造型的时代特征。待鉴别玉器玉猪龙的造型(图1)，与红山时期出土的玉猪龙(图6)的造型相吻合。时代特征明显。红山时期的玉猪龙(图6)出土于敖汉旗，现藏于敖汉旗博物馆。

通过以上几个方面的比较，完全可以证明这一件待鉴别玉器玉猪龙是红山时期的真品。

通过本方法鉴别一件玉器是真品后，将这件玉器的显微摄影图像，分类存入出土古玉表层非原生性特征显微摄影图像数据库，扩大数据库的显微摄影图像存量。

实施例2

通过本发明方法，鉴别出一件玉器是赝品。

利用实施例1中已经建好的出土古玉表层非原生性特征显微摄影图像数据库进行对比。打开计算机，进入PHOTOSHOP软件系统，在此环境下进行对比判定。

选取待鉴别玉器表层非原生要素特征，将这些特征拍摄成显微数码图像，将显微电子图像输入计算机。将鉴别玉器拍摄成显微数码图像过程，与实施例1相同；选取有针对性地选取表层非原生性特征不同，不详细叙述。

再从数据库中调出与待鉴别玉器特征相应的真品图像，一张至数张不等根据需要而定，进行对比判定。对比过程：

第一步；证明沁是真沁还是假沁。从数据库中调出红山时期玉猪龙(图7)，玉猪龙(图7)为鸡骨白色，微透明；玉表特征表现为蛀孔、结晶体、不规则形裂纹。待鉴别玉器玉猪龙(图8)与真品玉猪龙(图7)比较。待鉴别玉器玉猪龙(图8)为白色，不透明，整器色调无变化。玉表无蛀孔、无结晶体、不规则形裂纹。玉表特征与真品不吻合。

第二步；证明沁的形成在雕工之前还是之后。待鉴别玉器玉猪龙中间钻孔的孔壁与孔外玉器表包浆不一致(图10)。真品古玉中间钻孔的孔壁与孔外玉器表包浆一致(图9)，孔壁上有蛀孔。证明待鉴别玉器钻孔与包浆形成的时间不一致。钻孔内部的痕迹较新，而外部表层的包浆是人工盘磨出的结果。

第三步；证明工艺技法。待鉴别玉器为磨制而成，凹槽内磨痕较新，(图12)与出土古玉猪龙样本不同。出土玉猪龙磨槽内的包浆和玉表层包浆保持一致(图11)，而待鉴别玉器不一致。

第四步；证明造型的时代特征。待鉴别玉器造型为猪龙(图8)与出土玉猪龙(图6、图7)相比，待鉴别玉器猪龙造型呆板无神韵，比例不符合与红山时期玉猪龙的造型比例。

通过以上几个方面的比较，完全可以证明这一件待鉴别玉器是当代制伪者仿造红山文化时期的赝品。

通过本方法鉴别一件玉器是赝品后，将这件赝品玉器的显微摄影图像，分类存入人工制伪玉器表层特征显微数码图像数据库，扩大赝品玉器数据库的显微摄影图像存量。人工制伪玉器表层特征显微数码图像数据库的使用方法是：人工制伪玉器表层特征显微数码图像与待鉴玉器显微摄影图像对比，两者相同则为赝品。