« Rendre visible l’invisible » – Création d’un ensemble de données d’images multibandes basé sur une méthodologie d’imagerie multispectrale établie*, à l’aide du FUJIFILM GFX100 II IR
Imagerie multispectrale – La clé pour de nouvelles perspectives
L’imagerie multispectrale prend de plus en plus d’importance dans de nombreuses disciplines. Elle permet d’acquérir des informations invisibles à l’œil nu et à la photographie conventionnelle, et facilite la caractérisation détaillée des matériaux, des structures et des propriétés de surface. L’enrichissement des connaissances qui en résulte est obtenu grâce à une approche sans contact et non invasive, ce qui la rend particulièrement adaptée à l’examen d’objets sensibles ou uniques. Cela ouvre un large éventail d’applications tant dans la recherche que dans les sciences appliquées.
Les domaines d’application typiques comprennent l’analyse artistique, où elle permet de révéler les dessins préparatoires, d’identifier les retouches et de distinguer les pigments. En criminologie, l’imagerie multispectrale permet de visualiser les empreintes digitales latentes, de détecter la manipulation de documents et d’analyser les traces. Les essais de matériaux bénéficient de la capacité à détecter avec précision les fines fissures, les défauts de revêtement ou les structures non homogènes. En archéologie, cette méthode permet d’examiner des artefacts et des manuscrits sensibles sans contact physique. Toutes ces applications sont basées sur le comportement distinct des matériaux en matière d’absorption, de réflectance et de luminescence dans les gammes spectrales ultraviolette et infrarouge, ce qui permet une différenciation et une analyse plus précises que ce qui est possible avec la photographie conventionnelle.
L’experte
Annette T. Keller, experte en imagerie multispectrale et en méthodes analytiques, a plus de 25 ans d’expérience dans la documentation et le diagnostic artistique, ainsi que plus de sept ans d’expérience dans le domaine de l’analyse médico-légale. Depuis 2000, elle entretient des collaborations étroites avec des institutions et des musées du monde entier et a travaillé sur des œuvres d’art d’importance internationale. Cette vaste expertise a permis une évaluation fondée des performances du FUJIFILM GFX100 II IR.
FUJIFILM GFX100 II IR – Imagerie avec une sensibilité spectrale étendue
Le FUJIFILM GFX100 II IR est un outil puissant à cet effet : un appareil photo grand format de 102 mégapixels qui offre une qualité d’image exceptionnelle non seulement dans le domaine visible, mais aussi dans les régions spectrales du proche ultraviolet et de l’infrarouge. Il offre une plage dynamique de plus de 14 diaphragmes et une profondeur de couleur de 16 bits, permettant de capturer avec précision les gradations les plus fines en termes de luminosité et de couleur. Toutes les fonctionnalités de la version standard du GFX100 II sont disponibles, notamment l’autofocus précis, un large éventail de modes de prise de vue et le contrôle direct via une connexion à un ordinateur. De plus, l’appareil photo prend en charge l’intégration industrielle via un kit de développement logiciel (SDK), ce qui permet une intégration flexible dans les systèmes d’analyse et d’automatisation. Pour les applications d’imagerie, certains objectifs FUJINON GF peuvent être utilisés, garantissant des performances d’imagerie optimisées sur une large plage de distances focales, y compris dans les régions spectrales du proche ultraviolet et de l’infrarouge.
Contexte et objectifs
Dans le cadre d’un test pratique, les performances du FUJIFILM GFX100 II IR ont été évaluées dans des conditions réalistes. Des images individuelles ont été acquises dans différentes gammes spectrales, puis évaluées et analysées en fonction de leur pertinence pour les applications respectives. Le test a été réalisé sous la supervision experte d’Annette T. Keller afin de garantir une évaluation qualifiée de l’appareil photo et de son adéquation pour la documentation et l’analyse multispectrales dans des contextes scientifiques et culturels.
Configuration du test et processus d’acquisition des images
Le test pratique utilisant le FUJIFILM GFX100 II IR était basé sur une configuration clairement structurée :
• Un flux de travail défini pour la création d’une pile multibande selon le manuel CHARISMA (une série d’images systématiques composée d’enregistrements provenant de différentes gammes spectrales, permettant une analyse comparative et complète*).
• Utilisation de différentes sources lumineuses et de filtres optiques pour diverses gammes de longueurs d’onde et modalités de prise de vues.
• Test systématique de la sensibilité spectrale étendue de l’appareil photo et des objectifs.
Résultats et conclusions
Le FUJIFILM GFX100 II IR a démontré son aptitude à l’imagerie multispectrale multibande lors du test. Le système GFX propose une gamme d’objectifs adaptés à ces exigences, couvrant un large spectre de distances focales, y compris les applications macro.
Diverses modalités d’imagerie en réflectance et en luminescence ont été utilisées à l’aide de différentes configurations d’éclairage et de filtrage spectral, produisant des résultats significatifs sur une large gamme de longueurs d’onde. Les objectifs suivants ont été utilisés :
GF45mmF2.8 R WR, GF63mmF2.8 R WR, GF80mmF1.7 R WR, et GF120mmF4 R LM OIS WR Macro.
• Réflectance visible (VIS-R) : documentation dans la gamme spectrale visible servant de base de référence.
• Réflectance ultraviolette (UV-R) : observation des propriétés et des conditions des matériaux liées à la surface qui ne sont pas visibles à l’œil nu.
• Réflectance infrarouge (IR-R) : visualisation, par exemple, des dessins sous-jacents et des différences entre les matériaux qui semblent similaires dans la gamme visible.
• Luminescence visible (excitation UV) : observation de matériaux tels que les vernis et les liants en fonction de leurs propriétés fluorescentes.
• Luminescence infrarouge (excitation VIS ou UV) : identification et différenciation des pigments et des couches qui émettent dans la gamme infrarouge lorsqu’ils sont excités par la lumière visible ou ultraviolette.
Les informations contenues dans chaque image sont hautement multidimensionnelles et fournissent des informations beaucoup plus pertinentes sur les matériaux, l’état, la technique de peinture et la « lisibilité » globale de la scène que l’imagerie conventionnelle seule.
Images individuelles de la pile complète utilisant les différentes modalités d’imagerie (© artIMAGING, Annette T. Keller et FUJIFILM, Renate Lange) :
Réflectance visible (VIS-R_vis) :
L’image visible sert de référence pour localiser et interpréter les phénomènes observés à l’aide d’autres modalités d’imagerie dans les gammes spectrales non visibles.
Réflectance ultraviolette (UV-R_uv) :
L’observation de la réflectance dans la gamme spectrale ultraviolette permet de distinguer différents pigments blancs. Le blanc de titane et le blanc de zinc peuvent être identifiés grâce à leur forte absorption dans la gamme UV, tandis que le blanc de plomb présente une réflectance plus élevée et peut donc être exclu.
Image en fausses couleurs UV (UVFC) :
L’image en fausses couleurs UV est générée en combinant l’image visible avec le canal de réflectance UV et affiche les résultats à l’aide de couleurs artificielles. Les pigments blancs modernes tels que le blanc de titane et le blanc de zinc apparaissent dans des tons jaunes, ce qui permet d’exclure de manière fiable le blanc de plomb (rendu en blanc).
Réflectance infrarouge (IR-R_ir) :
L’imagerie par réflectance infrarouge révèle les sous-dessins dans le cas des pigments transparents aux IR, ainsi que les modifications ultérieures de la composition (pentimenti), par exemple dans la zone de la main, et la signature en bas à gauche. Dans cet exemple, le pigment bleu de Prusse bleu foncé en haut à droite bloque le rayonnement infrarouge. En raison de sa composition chimique, le rayonnement infrarouge ne pénètre pas à travers la toile dans ces zones, empêchant ainsi les couches ou les dessins sous-jacents de devenir visibles.
Image infrarouge en fausses couleurs (IRFC) :
L’image infrarouge en fausses couleurs est générée en combinant l’image visible avec le canal de réflectance infrarouge. Les différences dans les propriétés de réflectance et d’absorption des pigments bleus sont traduites en tons de couleurs artificiels distincts, permettant ainsi de différencier les pigments bleus. Par exemple, le bleu de Prusse (rendu en violet foncé en haut à droite) peut être clairement distingué de l’outremer, qui apparaît dans des tons rouges ou roses vifs.
Luminescence visible sous excitation UV (VIS-L_uv365) :
Cette luminescence excitée par les UV est souvent appelée fluorescence UV. De nombreux pigments rouges absorbent la quasi-totalité du rayonnement ultraviolet et ne présentent donc pas de fluorescence. Dans ce cas, on observe la présence de luminescence, ce qui indique la présence de lac de garance.
Luminescence infrarouge sous excitation UV (IR-L_uv365) :
Lorsque l’image est excitée par la lumière ultraviolette, certains pigments, tels que les pigments à base de cadmium, émettent une luminescence infrarouge. Cela permet de visualiser la distribution des pigments de cadmium modernes.
Luminescence infrarouge sous excitation par la lumière visible (IR-L_vis) :
La luminescence infrarouge peut également être utilisée sous excitation par la lumière visible pour visualiser la distribution des pigments. Dans cet exemple, la distribution des pigments de cadmium (rouge et jaune) devient apparente.
Cette méthode est également efficace pour identifier clairement des pigments très anciens tels que le bleu égyptien et le bleu Han.
Annette T. Keller souligne explicitement que l’approche multibande doit fournir des preuves suffisamment solides et fiables basées sur des images pour étayer l’identification et l’interprétation des matériaux avant que d’autres méthodes d’analyse quantitatives basées sur des mesures ne soient appliquées sur cette base. Cette méthode est particulièrement bien adaptée pour visualiser la répartition des matériaux, les retouches et les sous-dessins dans le cas de pigments transparents aux infrarouges. Elle doit être considérée comme une approche qualitative, car les données disponibles sont insuffisantes pour permettre une évaluation quantitative directe. Néanmoins, les informations obtenues sont très pertinentes pour améliorer la compréhension d’un objet et constituent la première étape recommandée dans toute campagne d’investigation complète.
Évaluation par Annette T. Keller
Annette T. Keller a évalué les résultats comme une démonstration des performances du FUJIFILM GFX100 II IR. Elle résume son évaluation comme suit :
« Les combinaisons appareil photo-objectif testées sont très bien adaptées à la photographie multibande en combinaison avec les filtres, les sources lumineuses et les matériaux de référence appropriés. Elles élargissent les possibilités de numérisation et de documentation en fournissant des informations pertinentes sur l’objet. Même si toutes les informations contenues dans une pile multibande ne semblent pas pertinentes pour tous les utilisateurs, je recommande d’utiliser l’ensemble des informations et de ne sélectionner les méthodes pertinentes qu’après avoir examiné les résultats pour chaque objet spécifique. Les caractéristiques invisibles ne peuvent être pleinement évaluées qu’une fois la pile complète créée. Et en effet, l’expérience montre que ce processus révèle souvent non seulement une nette amélioration de la lisibilité ou de la classification des matériaux, mais aussi de nouvelles questions qui nécessitent des éclaircissements et des investigations supplémentaires. »
Le test pratique a démontré que le FUJIFILM GFX100 II IR est parfaitement adapté aux applications d’imagerie multispectrale. Sa combinaison de 102 mégapixels, sa sensibilité étendue aux ultraviolets et aux infrarouges, ainsi que sa maniabilité flexible en font un outil précieux pour l’analyse sans contact dans la recherche, le patrimoine culturel et les sciences appliquées.
* La combinaison multibande selon l’approche CHARISMA (Cultural Heritage Analysis for Regional and Integrated Spectral Multimodal Assessment, développée dans le cadre de projets de recherche européens sous la direction du British Museum – Joanne Dyer et Giovanni Verri) permet une comparaison précise des enregistrements spectraux individuels et fournit ainsi une extension complète des informations au-delà du domaine visible. En outre, l’utilisation d’images infrarouges en fausses couleurs (IRFC) et ultraviolettes en fausses couleurs (UVFC) générées électroniquement est recommandée. Celles-ci ajoutent une couche visuellement expressive qui facilite la classification des matériaux en différenciant clairement les différences entre les pigments individuels ou les propriétés de surface qui ne peuvent être distinguées à l’œil nu. Elles fournissent ainsi des informations pertinentes qui sont précieuses pour l’interprétation tant artistique qu’historique et scientifique.
Lien : https://artimaging.de/
Produit: FUJIFILM GFX100 II IR
