利用器型结构数字化鉴定景德镇历代梅瓶真伪的方法

摘要

本发明涉及一种利用器型结构数字化鉴定景德镇历代梅瓶真伪的方法。通过采用Matlab软件中基于小波分析的边界提取法、基于最小二乘法的曲线拟合以及函数极值分析，对梅瓶的主视图进行数据采集和转换，建立景德镇历代梅瓶的通高、上腹部最大半径、下腹部最小半径、瓶口半径、上腹部最大半径处高与曲率、下腹部最小半径处高与曲率以及底径等特征值数据库，计算特征数值比例关系并采用数理统计方法归纳其不同发展阶段的特征及变化规律，并据此建立了相应时代的真伪判别函数，对于任何未知的景德镇历代梅瓶瓷器，只要用同样的方法获取其器型数字化数据，将分析数据代入判别函数计算后即可进行真伪的鉴定判别。本发明科学性强、实用性强、鉴定结果准确，且操作简单，对样品完全无损，可满足现场测试与鉴定，具有非常明显的经济效益和社会效益。

说明书

技术领域

本发明涉及古陶瓷鉴定领域，尤其是利用古陶瓷器物的器型结构数字化对中国古陶瓷的优秀代表景德镇历代梅瓶进行科技鉴定的方法。

背景技术

在全球日益发展的文物收藏以及拍卖市场中，中国陶瓷收藏品历来都是拍卖市场的一个热点，且拍卖价格不断走高。继鬼谷子下山元代景德镇青花罐在2005年7月在伦敦举行的佳士得“中国陶瓷、工艺精品及外销工艺品” 拍卖会上，以2770多万美元（人民币2.3亿元）被华尔街一企业家买走后，2010年11月在伦敦班布里奇斯拍卖行举行的一场私人遗产拍卖上，一件清乾隆景德镇粉彩镂空瓷瓶以5160万英镑(人民币5.5亿元)的天价成交，使其成为全世界最昂贵的陶瓷艺术品。因此，在巨大经济利益的驱动下，一些不法分子以假乱真或非法走私，对我国景德镇历代瓷器进行造假和走私的现象非常严重，一方面既冲击了市场，给许多机构和个人造成了巨大的经济损失，同时，又使得我国许多珍贵文物流失海外。因此如何建立和完善一套科学的鉴定手段成为社会关注的热点。

近百年来，人们通常是以传统的“目鉴”方式对中国古陶瓷进行断源断代。其断源断代主要依靠鉴定者的感观，因此，同一件器物，经不同的鉴定者鉴定，有时会出现截然不同的结论。有鉴于此，人们在不断充实和完善传统鉴定法的同时，也在探索借助于自然科技手段的新鉴定方法。迄今为止，现代自然科学技术手段实际应用于古陶瓷科技鉴别的主要有两种，分别是热释光技术和能量色散X荧光分析技术，然而，热释光法对器物有一定破坏性，同时对无法明确保存环境的器物，其测定误差较大。而且对经X射线照射的仿制品，难以分辨真伪；而能量色散X射线荧光鉴定方法也具有一定的局限性，即，如果某类型古陶瓷的元素组成随时代不同而无明显的变化规律，将直接影响其鉴定结果的有效性，此外，热释光测技术和能量色散X荧光分析技术所使用设备均存在价格昂贵、不易携带、灵活性较差的缺点，在一定程度上制约了古陶瓷鉴定工作的开展。目前，已有相关学者开始研究其他的科技鉴定方法，如：针对景德镇历代官窑青花瓷真伪的鉴别的方法《一种利用色度与密度鉴定景德镇历代官窑青花瓷真伪的方法》已获国家专利（专利号CN201010120823.X），但该方法中器物密度的测试对大件器物鉴定不易操作。因此，进一步补充和研发新的科技鉴定技术和方法迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于针对目前各种古陶瓷鉴定方法的不足，依据我国景德镇历代梅瓶的特点，研发一种简便、准确且无损的景德镇历代梅瓶的科技鉴定方法。

本发明提供的利用器型结构数字化鉴定景德镇历代梅瓶真伪的方法，依次按下述步骤进行：

1）广泛采集具有代表性的景德镇历代梅瓶标本主视图以及景德镇各窑发掘报告中梅瓶的主视图作为样本；

2）采用Matlab软件中基于小波分析的边界提取法提取各梅瓶样本主视图的边界、再对边界进行基于最小二乘法的曲线拟合，然后对拟合函数进行极值分析，找出梅瓶的通高a、上腹部最大半径b、下腹部最小半径c、瓶口半径d、上腹部最大半径处高e、上腹部最大半径处曲率k8、下腹部最小半径处高f、下腹部最小半径处曲率k9以及底径g数据值，同时依据k1=e/a、k2=f/a、k3=b/c、k4=a/b、k5=a/d、k6=a/g、k7=a，计算各种特征数据k1、k2、k3、k4、k5、k6、k7，并以所得到的数据建立数据库；通过多元统计分析方法建立景德镇梅瓶典型时代特征的判别函数（F1）、（F2），所建立的判别函数如下：

F1=0.0204*k1-0.0007*k2+0.2193*k3+0.1769*k4+0.2928*k5+0.2934*k6+0.2808*k7+0.0672*k8-0.0065*k9

F2=0.3259*k1+0.4953*k2-0.2362*k3+0.2959*k4+0.0782*k5-0.0567*k6+0.0025*k7-0.2037*k8-0.0208*k9；

再用数理统计分析绘图软件绘制出梅瓶器型特征因子图；

3）采用Matlab软件中基于小波分析的边界提取法、基于最小二乘法的曲线拟合以及函数极值分析，对待鉴定梅瓶的主视图进行上述相应数据的采集和转换，获取待鉴定梅瓶的通高、上腹部最大半径、下腹部最小半径、瓶口半径、上腹部最大半径处高和曲率、下腹部最小半径处高和曲率以及底径数据值，计算特征数值比例关系。

4）将待鉴定梅瓶的数据输入到判别函数中进行计算，并与判别因子图相对比，即可给出鉴定判别结果。

本发明技术方案的获得具有下述理论背景：景德镇从五代开始生产瓷器，宋代生产影青瓷而闻名于世。并且元代官府在景德镇首设专门的官办制瓷机构——浮梁磁局，标志着景德镇瓷器与社会政治、文化背景结合更紧密。明朝廷更在景德镇珠山设立了御窑厂，使中国瓷器生产逐渐进入了一个鼎盛时期，在国内乃至国际上一枝独秀。随着景德镇窑的崛起，景德镇的瓷器影响已波及到全国各地。在漫长的景德镇瓷器烧制过程中，其产品造型并不是一成不变的，而是随着社会政治、文化背景、甚至宫廷文化影响而变化。

其中，梅瓶是古代瓷器中一种常见的瓶式，它源于我国唐代，定型于北宋时期的民窑，历经唐、宋、元、明、清及近现代，官民窑竞相生产。其基本造型特征为小口、短颈、丰肩，上腹浑圆肥硕，下腹内敛，器身无耳、环等附加物，体态修长，造型优美。历史上梅瓶主要用作盛装酒器、插花陈设、观赏陈设以及祭祀器物，既是历朝皇亲国戚与达官显贵们生前玩赏的陈设品，又常作为他们死后随葬的墓中物，在古陶瓷中是一类非常重要的器型。景德镇从宋代开始烧造梅瓶，当时器型修长轻盈；元代器物造型一反宋代风格，高大粗犷；明代造型秀丽古拙，清新优美，清代梅瓶则一改明代肩部圆垂的造型，多丰肩平直。不同时代的陶瓷器，器型具有明显的区别，而现代仿制品由于在胎体原料、化学组成、成形工艺以及烧制工艺等方面难以与古代真品保持一致，因而仿制品与真品的器形尺寸或多或少存在差异。这是古陶瓷眼学鉴定的重要依据之一。然而，在用眼学鉴定梅瓶等古代瓷器时，由于鉴定人各自的文化素质、学识、眼界、胸怀和心态各不相同，而传统鉴定法的许多精妙之处，往往只可意会不可言传，缺乏客观标准，个人主观意识往往对鉴定结论有重要影响，同一件器物，经不同的鉴定者鉴定，有时竟会出现截然不同的结论。在这种情况下，如何引入现代科学技术，将传统眼学鉴定的方法进一部系统化、科学化和理论化，是古陶瓷鉴定领域亟待解决的问题之一。

有鉴于此，我们可以采用Matlab软件中基于小波分析的边界提取法、基于最小二乘法的曲线拟合以及函数极值分析，对梅瓶的主视图进行数据采集和转换，采集梅瓶的通高、上腹部最大半径、下腹部最小半径、瓶口半径、上腹部最大半径处高、上腹部最大半径处曲率、下腹部最小半径处高、下腹部最小半径处曲率以及底径等数据，计算特征数值比例关系，并利用多元统计分析方法分析测量数据，即可建立景德镇历代梅瓶的的真伪判别函数。

本发明的与传统鉴定方法相比具有以下有益效果：

1）对样品完全无损；

2）实验操作和过程简单；

3）仅需普通制图工具和电脑，方便现场测试与鉴定；

4）科学性强、实用性强，具有非常好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为本发明所述梅瓶主视图。

图2 梅瓶器型特征因子载荷图。

图3为本发明的总体流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

1）采集具有代表性的景德镇历代梅瓶标本主视图以及景德镇各窑发掘报告中梅瓶的主视图1；

2）采用Matlab软件中基于小波分析的边界提取法、基于最小二乘法的曲线拟合以及函数极值分析，对梅瓶的主视图进行数据采集和转换，获取梅瓶的通高a、上腹部最大半径b、下腹部最小半径c、瓶口半径d、上腹部最大半径处高e和曲率k8、下腹部最小半径处高f和曲率k9以及底径g等数据2；

3）计算k1、k2、k3、k4、k5、k6、k7、k8、k9等数据3；

其中：

k1=e/a；

k2=f/a；

k3=b/c；

k4=a/b；

k5=a/d；

k6=a/g；

k7=a；

k8=上腹部最大半径处曲率；

k9=下腹部最小半径处曲率

4）建立景德镇历代梅瓶的器型结构数字化数据库4；

5）对景德镇历代梅瓶的器型结构数据进行多元统计分析，探寻并确立景德镇梅瓶典型时代特征的判别函数5；

所建立的判别函数如下：

F1=0.0204*k1-0.0007*k2+0.2193*k3+0.1769*k4+0.2928*k5+0.2934*k6+0.2808*k7+0.0672*k8-0.0065*k9

F2=0.3259*k1+0.4953*k2-0.2362*k3+0.2959*k4+0.0782*k5-0.0567*k6+0.0025*k7-0.2037*k8-0.0208*k9

6）用SPSS统计软件分析判别函数（F1）、（F2）并绘制成梅瓶器型特征因子图6；

7）测量待鉴定梅瓶的数据7，并计算特征数值比例关系8；

8）采用Matlab软件中基于小波分析的边界提取法、基于最小二乘法的曲线拟合以及函数极值分析，对待鉴定梅瓶的主视图进行数据采集和转换，获取待鉴定梅瓶的测量数据7及计算数据8输入到判别函数中进行计算，并与判别因子图相对比，若计算结果落入因子图的相应朝代区域内，则可判断待鉴定梅瓶为真品9，否则为仿制品10。

实施例1

首先，采用Matlab软件中基于小波分析的边界提取法、基于最小二乘法的曲线拟合以及函数极值分析，对2件底部有“大清康熙年制”底款的梅瓶的主视图进行数据采集和转换，获取梅瓶的通高a、上腹部最大半径b、下腹部最小半径c、瓶口半径d、上腹部最大半径处高e和曲(k8、下腹部最小半径处高f和曲率k9以及底径g数据，同时计算各种特征数据，结果列于表1；再将上述数据代入判别函数进行计算。计算结果为：

KX-1的判别函数值F1=8.73，F2=-1.80，对照梅瓶器型特征因子图，落于图中清代范围内，因此，可判定其为清代梅瓶；

KX-2的判别函数值F1=-12.96，F2=-1.96，对照梅瓶器型特征因子图，落于图中清代范围外，所以可判定为非大清康熙本年制梅瓷，为仿品。

可见，采用本发明所述利用器型结构数字化鉴定景德镇历代梅瓷真伪的方法能够准确地鉴别景德镇历代梅瓶的真伪，具有非常好的社会效益和经济效益。

表1 待鉴定的2件“大清康熙年制”款梅瓶数据

数值名称KX-1KX-2k10.7170.702k20.11180.147k31.9721.672k41.4103k56.2356.228k62.6840.987k716.631.6k811.59415.9k92.8731.211