Светодиодная технология помогает археологам обнаруживать скрытые слои 

Фото из открытых источников

Недорогая система визуализации, использующая 16 длин волн света, может помочь археологам обнаруживать скрытые слои и материалы до того, как они будут извлечены в ходе раскопок.

Исследователи из Орхусского университета и Музея Моесгард в Дании разработали систему мультиспектральной визуализации на основе светодиодов (LEDMSI), позволяющую выявлять различия, которые не обнаруживаются на обычных цветных изображениях. В системе используются светодиоды, излучающие свет в диапазоне от ближнего ультрафиолета до видимого света и ближнего инфракрасного излучения.

Различные материалы реагируют на каждую длину волны по-разному. В результате, отложения, имеющие почти одинаковый цвет при белом свете, могут демонстрировать явные различия на мультиспектральных изображениях.

Команда протестировала первый прототип в Сорте-Мульд на острове Борнхольм, богатом археологическом памятнике железного века, где залежи темных отложений толщиной более метра сформировались за столетия человеческой деятельности. Этот памятник стал серьезным испытанием, поскольку многие слои тонкие, неровные и похожи по цвету.

Система фотографировала один и тот же профиль почвы при всех 16 длинах волн. Затем исследователи использовали статистические методы для объединения спектральных данных и повышения контраста между различными отложениями.

Обработанные изображения выявили границы и изменения, которые было трудно заметить невооруженным глазом. Одна из особенностей может указывать на старую поверхность земли и перерыв в активности, хотя команда отмечает, что для подтверждения этой интерпретации необходимы дальнейшие исследования.

Такие различия имеют значение при раскопках. Археологические отложения редко образуют ровные слои. Люди копали ямы, перемещали грунт, засыпали ямы и строили поверх более ранних построек. В результате материалы, найденные в соседних отложениях, не всегда относятся к одному и тому же событию.

Более четкое представление об этих границах могло бы помочь археологам зафиксировать слои и выбрать более подходящие места для отбора образцов. Эти образцы впоследствии могли бы быть подвергнуты датированию или другим научным исследованиям.

Система также показала перспективность в поиске мелких фрагментов костей. Под ультрафиолетовым светом некоторые фрагменты костей флуоресцировали и их становилось легче отделить от окружающей почвы.

Исследователи обнаружили это свечение без оптических фильтров, часто используемых для флуоресцентной фотографии. Это может упростить полевое оборудование и ускорить поиск материала, достойного отбора проб.

Ранее было показано, что флуоресценция в археологических костях связана с сохранением коллагена. Коллаген важен при отборе образцов для изучения древней ДНК и белков . Новая работа не доказывает, что LEDMSI сам по себе позволяет идентифицировать лучшие образцы ДНК, но демонстрирует быстрый способ обнаружения флуоресцентного материала.

Ещё одним преимуществом является стоимость. По словам исследователей, их прототип примерно в 20 раз дешевле, чем гиперспектральные системы, используемые для аналогичных задач.

С тех пор команда протестировала вторую версию в Фредбьерге на севере Ютландии. Там археологи изучают кладбище поздней эпохи викингов и раннехристианской эпохи , где скелетные останки часто плохо сохранились.

В некоторых могилах тела сохранились в основном в виде едва заметных следов в почве. Мультиспектральные изображения помогли исследователям определить, где следует взять образцы для дальнейшего изучения.

Новая система также работает быстрее. Первому прототипу требовалось до пяти минут для получения полного набора изображений. Вторая версия справляется с задачей примерно за 30 секунд.

Теперь исследователи хотят обрабатывать изображения практически мгновенно прямо на месте. Они также надеются перенести анализ на телефоны или другие портативные устройства.

Еще одним запланированным шагом является машинное обучение. Программное обеспечение могло бы изучать спектральные характеристики различных материалов и помогать археологам сортировать то, что обнаруживается в профиле раскопок.

Сёрен Мунх Кристиансен из Орхусского университета заявил, что система предоставляет археологам больше возможностей для изучения почвы. Он подчеркнул, что алгоритмы не предназначены для замены квалифицированных археологов.

Дэвид Стотт, археолог из Мёсгарда, сказал, что команда проверяет, позволяют ли мультиспектральные данные выявлять в могилах информацию, которую не удается обнаружить с помощью обычных изображений.

Исследователи утверждают, что прежде, чем LEDMSI станет широко полезным полевым инструментом, необходима дополнительная работа. Необходимо улучшить систему камер, качество оптики, анализ данных и методы классификации археологических материалов.