唐卡是藏族文化中一种独具特色的绘画艺术形式,具有上千年的历史,对于人们全面解析西藏的文化和历史具有重要意义。由于自然和人为因素的影响,大量的唐卡受到了不同程度的损坏,如画面蒙灰变形、颜料褪色和脱落等,因此唐卡的修复和保护迫在眉睫。唐卡颜料信息的提取和分析是唐卡修复和保护的基础,目前常用的唐卡颜料分析方法主要包括X射线荧光光谱分析法、激光诱导击穿光谱法、激光拉曼光谱法等,这些方法仅能对唐卡局部点的颜料进行分析,并且会对唐卡造成微损,因此保证在无损的情况下对唐卡进行整体的颜料分析和提取,是目前唐卡研究与保护的重点。高光谱遥感技术能够在非接触、无损的条件下同时获取地物的影像数据和反射光谱,目前已经在文物信息提取和遗址探寻等方面得到应用。本文利用高光谱遥感技术,建立唐卡矿物颜料光谱库,通过地面成像光谱辐射测量系统获取唐卡的高光谱影像数据,提取唐卡作品的颜料信息,为唐卡的修复和保护提供参考。本文的主要研究成果如下:(1)唐卡矿物颜料光谱库建立。本文从矿物光谱形成机理方面分析唐卡常见矿物颜料的光谱特征,并对比矿物颜料粉末、混合骨胶和颜料色卡的光谱曲线,发现除水的吸收带导致的光谱特征差异外,矿物颜料粉末、混合骨胶以及颜料色卡的光谱曲线特征基本相似,因此可以利用矿物颜料粉末光谱建立唐卡矿物颜料光谱库。(2)唐卡高光谱影像降维。高光谱影像具有几十甚至上百个波段,具有丰富的光谱分辨率,但同时也造成了数据冗余,因此在实际应用时,需要对高光谱影像降维。本文利用主成分分析和最小噪声分离变换两种方法对唐卡高光谱影像降维,对比原始影像和降维影像的分类结果,发现降维可以有效提高影像的分类精度。(3)唐卡高光谱影像端元提取。本文通过顶点成分法、连续最大角凸锥和纯净像元指数三种方法提取唐卡可见-近红和短波红外高光谱影像的端元光谱。结果表明朱砂、金粉、雄黄和雌黄等颜料在短波红外波段光谱特征相似,导致三种方法在短波红外影像的端元提取结果不好,纯净像元指数在可见-近红影像的端元提取效果较好,能与矿物颜料光谱库的光谱曲线实现较好的匹配。(4)唐卡颜料信息提取。根据唐卡高光谱影像的端元提取结果,确定使用的颜料主要有朱砂、金粉、石青、石绿、白土和雄黄六种。通过最大似然法、支持向量机和随机森林三种监督分类方法,对唐卡高光谱影像进行分类,结果表明三种分类方法的分类精度均在93%以上,可以比较准确的对唐卡颜料分类。颜料混合现象会影响唐卡颜料的分类结果,本文对比了线性光谱解混和全约束最小二乘两种丰度反演方法,发现全约束最小二乘法精度更高,可以实现唐卡矿物颜料的定量提取,为唐卡的修复提供依据。