随着数字技术的不断进步，博物馆开放其丰富的藏品于线上，成为全球公众了解历史、科学及文化的重要窗口。科学博物馆集团——涵盖伦敦科学博物馆、布拉德福德国家科学与媒体博物馆、约克国家铁路博物馆、曼彻斯特科学与工业博物馆以及希尔登火车博物馆——通过大规模的藏品照片数据库，为公众提供了难得的线上探索机会。借助计算机视觉技术，研究人员能够分析从中选取的超过7000件物品的图像，深入挖掘它们的色彩、形状和质地，进而洞察时代变迁和设计趋势。本文将围绕如何利用这一技术探索藏品的独特价值展开，揭示其中的科学与艺术之美。 计算机视觉在博物馆藏品分析中的应用，首先解决了传统实地参观所带来的限制。许多珍贵藏品长期保存在库房里，实体展示空间有限，访问者难以全面了解博物馆丰富多样的收藏。
通过大量高清照片和算法辅助分析，我们不仅可以触及平时难见的物件，还能精准捕捉到藏品中的细微色彩变化和形状特征，为藏品研究带来新的视角。以科学博物馆集团的藏品为例，研究聚焦于21个具有生活气息和代表性的类别，包括摄影技术、计时器具、照明设备、印刷与书写工具、家用电器及导航仪器等。通过对这些类别的大量图片进行色彩提取、视觉特征编码和空间聚类，揭示了藏品色彩和形状的历史演进轨迹。 色彩作为物品感知的重要维度，在这项研究中占据了核心地位。分析显示，在7000多件物品中，深炭灰色是出现最普遍的颜色，这种颜色出现在超过80%的照片中，虽然多数对象中所占像素比例不大。值得关注的是，色彩的演变具有显著的时间趋势。
随着年代推移，灰色调的物品数量持续增加，而棕色和黄色调逐渐减少。这一趋势反映出材料的变迁，例如从传统木质材质向塑料材料的转变；而自1960年代开始，鲜艳饱和色彩的使用也开始明显增多。这些色彩变化不仅代表设计风格的改变，也折射出工业技术革新和消费文化的发展。 对比不同年代的技术产品，色彩差异尤为明显。以1844年的库克和惠特斯通双针电报机与2008年至2010年的iPhone 3G手机为例，前者由于采用了大量的桃花心木及复杂的结构，展现出丰富的色彩层次和自然的光影变化；而手机则以金属和塑料为主，呈现出较为单一的颜色和简单的形态。这种差异不仅源于材料和工艺的不同，也与保存状态和设计理念紧密相关。
此外，通过精细分析藏品中隐藏的颜色，如十九世纪怀表中偶尔出现的蓝色，就揭示了技术细节背后的工艺价值，比如通过加热蓝化使螺丝具备防锈功能，体现了工业制造中的巧思。 除了色彩，形状和质地也是理解物品特征和区分藏品的重要维度。研究借助机器学习和深度学习模型（如VGG16卷积神经网络）提取图像特征，运用主成分分析(PCA)和t-SNE降维技术，将形态相似的对象聚类在一起，形成了视觉上独特的“藏品地图”。地图中，不同形态和年代的物品被分布在特定区域，展现出工业设计的时代变迁趋势。最近的物品大多呈现规整的长方体形状，从香烟盒到电视机，再到智能手机和电脑游戏盒，这一“盒状”设计成为现代工业设计的标志之一。与此同时，形态复杂的桌面电话则独成一派，其弯曲的电话线和手柄形成识别度极高的视觉“岛屿”。
类似地，当代透明材质（如玻璃器皿）形成另一独特群体，展示了材料本身的美学与工艺特征。 “藏品地图”中的“视觉孤岛”还涵盖了如打字机这样的独特类别。打字机以其裸露的构件、缠绕的墨带卷轴、圆柱形滚筒以及左右突出的小杠杆，呈现出极具辨识度的外观。这种独特的设计不仅反映了机械时代的审美，也诉说着信息传递方式的演变。历史上的新闻报道甚至感叹如果停止使用打字机一周，商业将陷入混乱，显示了这些机器曾经在社会中的重要地位。其他“孤岛”还包括人造丝线团和古埃及及叙利亚的古代砝码，展示了跨时代及跨文化的物品形态丰富性。
在识别整体群体之外，计算机视觉的另一个优势是发现极具个性、形态独特的单品。研究中就识别出了一些极为罕见且奇特的藏品，如浪费热空气回收加热器、旋转式切奶酪器、装饰艺术风格的相框和扬声器，以及用于观影的Kinora观赏器。这些作品不仅彰显了设计师的独到匠心，也体现了生活日常中的多样创新。尤其值得一提的是，在资源循环利用方面，藏品中出现了以废旧鞋材制作的人工草坪和用于加速玻璃熔炉的废碎玻璃，这些藏品反映了环保和可持续发展的理念在物品设计和工艺中的实践。 在数据采集与分析方法上，研究面临诸多挑战。首先并非所有藏品都被拍摄，且部分照片为黑白影像，导致可用数据有限。
其次，为排除背景影响，研究采用算法过滤掉接近照片边缘的背景色像素，仅分析物品主体颜色。阈值的选择十分关键，必须在避免漏检与误入背景之间取得平衡。此外，图像特征提取并不考虑物品尺寸差异，大小不同但形状轮廓相似的物件可能被聚类在一起，从而产生一定程度的观测误差。图像排列在展示地图时也平铺成网格，避免重叠但存在一些空间位置扭曲。值得一提的是，同一物品因拍摄角度、光线不同，其色彩识别也会有波动，这一点需要在数据解读时综合考虑。 数字博物馆藏品的在线开放，不仅让公众以全新视角体验历史文化，也为学术研究提供了宝贵资料。
通过计算机视觉技术，藏品的色彩和形态演变成为了可量化的分析对象，推动了博物馆数字化转型和史料数字分析的发展。虽然初步研究表明近代物品趋于“更灰、更方”，但随着技术改进和藏品更新，这些趋势仍将继续演化。对博物馆来说，如何利用这些技术吸引并激发访客兴趣、如何通过数据揭示物品背后的故事和设计逻辑，是未来发展的重要课题。 总体来看，计算机视觉赋能下的博物馆藏品探索，不仅解锁了大量视觉信息，提升了藏品的可见性，更深层次地连接了技术、历史和文化。它促使我们重新审视日常物品背后的设计选择、材料演变及社会意义，同时为数字人文研究扩展了无限想象空间。未来，随着算法的优化和更多藏品的数字化，数字博物馆必将成为连接过去与未来的桥梁，助力公众和研究者更深入地理解和欣赏人类文明的精彩篇章。
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