El arte, el reconocimiento del arte, el gusto y las tradiciones han cambiado muchas veces en los últimos siglos debido al desarrollo cultural, crisis y daños. El progreso señalado es fácilmente reconocible comparando períodos significativos como el románico, el gótico, el renacimiento, el barroco, etc. Estas épocas desarrollaron sus propias tradiciones en arquitectura y pintura utilizando diferentes técnicas y materiales, lo que provocó transformaciones sustanciales en muchos edificios y objetos. Las áreas se cambiaron, ampliaron o reconstruyeron por completo, pero las huellas y los fragmentos de los períodos anteriores se mantuvieron, conservaron o cubrieron de alguna manera bajo una nueva forma.
Para comprender la historia de los objetos y la toma de decisiones en el campo de la conservación, es obligatorio investigar tanto como sea posible la estratigrafía multi-capa de estos objetos del patrimonio cultural. La mezcla polimórfica de muchos materiales y capas diferentes interactúan y afectan las unas con las otras intensamente. Es aquí donde el proyecto REVIEW se adentra, prestando especial atención a las pinturas murales. Dentro del contrato MSCA, se adoptarán y combinarán varias técnicas no destructivas de imagen multiespectral que permitan detectar pinturas murales cubiertas, estructuras ocultas y daños invisibles en el patrimonio cultural. Por lo tanto, se combinarán imágenes ultravioleta-visible-infrarrojo cercano (UV-VIS-IRC) con termografía activa y pasiva en los rangos espectrales del infrarrojo de onda larga y media (LWIR y MWIR), además del escaneado láser 3D y la fotogrametría. Además, se probarán e implementarán métodos estadísticos (p. ej., análisis de componentes principales, ACP) para comparar y analizar los datos multibanda.
Recopilación de diferentes imágenes multiespectrales de un grafiti del artista JAZ. El grafiti fue creado durante el festival de arte urbano de la UPV POLINIZA DOS 2021. Imagen multiespectral que muestra imágenes reflejadas en el visible (VIS), reflectografía ultravioleta (UVR), reflectografía infrarroja (IRR), termografía infrarroja (IRT), falso color ultravioleta (UVR-FC) y falso color infrarrojo (IRR-FC). Los patrones cubiertos debajo del graffiti se notan en la imagen IRR (detalle resaltado en rojo).
Análisis estadístico de los datos de la imagen multiespectral mediante Análisis de Componentes Principales (PCA) de cinco bandas espectrales: UVR, Azul, Verde, Roja e IRR. En la Componente Principal 2 (PC2) se revela toda la dimensión de la estructura oculta y se puede identificar como un ráster predibujado (detalle resaltado en rojo).
El flujo de trabajo se probará y desarrollará en objetos de prueba de laboratorio y en estudios con casos reales del Patrimonio Cultural de Valencia como la Catedral de Valencia, la Basílica de la Virgen y/o la Iglesia de San Esteban y el Centro Arqueológico de l'Almoina. Después de implementar con éxito el flujo de trabajo en los casos de estudio locales, se transferirá al Templo de Oro de Dambulla en Sri Lanka, sitio Patrimonio Mundial de la UNESCO. En Dambulla, las investigaciones permitirán revelar grandes áreas de pinturas murales ocultas y detectar áreas amenazadas por daños climáticos (subida del nivel freático). Los resultados ayudarán a proteger y conservar el sitio patrimonial. Al final del proyecto REVIEW, el innovador enfoque de investigación estará listo para ser transferido a muchos monumentos y sitios históricos con tal de ayudar a los usuarios de la conservación con soluciones tecnológicas excepcionales, fáciles de usar e integrales para el examen, conservación y difusión de las pinturas murales existentes y ocultas.
Las tecnologías utilizadas son imágenes UV-VIS-IRC, termografía infrarroja activa y pasiva en infrarrojos de onda media y larga (MWIR y LWIR) combinados con escaneado láser 3D y fotogrametría.
La imagen compuesta por UV-VIS-IRC es la técnica inicial de imagen básica que obtiene una visión general y recopila información sobre el estado actual de la superficie del objeto. Por este medio, una cámara digital modificada con diferentes filtros en los rangos espectrales desde la luz ultravioleta y visible hasta la luz infrarroja cercana (365-1100 nm) combinada con fuentes de radiación espectral ayudarán a inspeccionar la superficie y revelar medidas de conservación y pentimento en la pintura visible.
La termografía infrarroja se utiliza para investigar las estructuras invisibles. En este proyecto, la termografía LWIR (aprox. 7.000-14.000nm) se utilizará para identificar mampostería oculta, estructuras de entramado, áreas ocluidas, construcciones de madera y cambios de material. Además, se utiliza para identificar grietas y problemas causados de la humedad. La termografía LWIR se utiliza principalmente como termografía pasiva sin excitación artificial de las superficies. Dentro del proyecto, también se utilizará la termografía de forma activa, con una estimulación térmica de la superficie para detectar rasgos y detalles más pequeños.
Además, se utilizará termografía activa MWIR (aprox. 3.000-5000nm) con técnicas de lock-in y pulso-fase. El objeto se excitará térmicamente y se registrará y analizará el comportamiento del material durante la excitación y el enfriamiento. Debido al diferente comportamiento térmico de los pigmentos y materiales, la técnica permite rastrear pinturas cubiertas escondidas bajo la superficie visible hoy.
Todas estas técnicas de imagen funcionan con diferentes sensores, ópticas y resoluciones de imagen, lo que dificulta la comparación cruzada de detalles individuales. Se planea una combinación de diferentes posiciones de captura y sensores usando fotogrametría que compense este problema y ofrezca la posibilidad de inspeccionar áreas más extensas. El resultado principal será un modelo 3D multitexturizado de alta resolución, que incluirá los resultados de las diferentes técnicas de imagen. Durante el proyecto, el flujo de trabajo se probará en varios sitios patrimoniales en Valencia y Sri Lanka. La variedad de sitios patrimoniales de diferentes períodos culturales y regiones garantizará el probar los métodos con una gran diversidad de mezclas de materiales. Estos permitirán transferir el flujo de trabajo a muchos otros monumentos y sitios históricos después del proyecto.
Más allá del estado de la tecnología
Todas las técnicas mencionadas anteriormente ya se utilizan en el análisis del patrimonio cultural. Las imágenes UV-VIS-IRC y la termografía pasiva LWIR son técnicas de documentación bien implementadas con amplios campos de aplicación. Mientras que la termografía activa, especialmente en el rango espectral de MWIR, apenas se usa todavía. Sin embargo, el statu quo del uso de estas técnicas es principalmente en objetivos con posiciones de registro únicos, utilizando la tecnología de forma independiente. El proyecto va más allá del estado del arte al combinar diferentes sensores y variar las posiciones de registro. La combinación de los datos de las imágenes registradas desde diferentes posiciones con las soluciones fotogramétricas traerá dos ventajas principales. Permitirá capturar e inspeccionar áreas más grandes o incluso todo el objeto patrimonial en su conjunto, y ayudará a compensar la baja resolución del sensor, especialmente al utilizar la termografía infrarroja. Al superponer el resultado de las diferentes técnicas como mapas de textura en un solo modelo 3D, el flujo de trabajo permitirá una comparación directa de los detalles y las anomalías en todas las bandas espectrales capturadas. Esto facilitará la localización, la comprensión y el análisis de la interacción de diferentes materiales, capas y daños del objeto patrimonial. Además, la superposición correcta a nivel subpíxel de los diversos datos de los sensores permitirá utilizar métodos estadísticos, por ejemplo, análisis de componentes principales (ACP) y clasificación supervisada como parte del aprendizaje automático y comparar y analizar los datos multiespectrales multibanda.
Además de las ventajas técnicas desarrolladas durante el proyecto, expertos en patrimonio cultural se formarán utilizando el flujo de trabajo. La formación se realizará en escuelas de verano y talleres que se celebrarán en Valencia y Sri Lanka, que estará abierta a investigadores locales e internacionales.
Rahrig, M., Herrero Cortell, M. Á., Lerma, J. L., 2023. Sensors, 23(4), 2301. https://doi.org/10.3390/s23042301
Rahrig, M., & Lerma, J. L., 2022. 5th Joint International Symposium on Deformation Monitoring (JISDM), Valencia, España.