随着数字科技的发展，博物馆的传统展览正在经历前所未有的变革。利用计算机视觉技术对科学博物馆集团的藏品进行颜色和形状的分析，不仅让观众能够在线上更深入地了解藏品，还为博物馆的收藏管理和展览设计带来了全新的思路。科学博物馆集团汇集了伦敦科学博物馆、布拉德福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洛克莫申博物馆等重要机构，通过一个庞大的数据集展现了跨越时间和类别的丰富藏品资源。本文以2020年由卡斯·斯利曼主导的研究为基础，探讨了如何通过计算机视觉技术分析超过七千张博物馆藏品照片，通过颜色、形状和纹理的细致观察，揭示藏品背后的故事与时代变迁。研究涉及21个类别，涵盖了从摄影技术、时间测量、照明设备到打印书写、家庭电器及导航设备等日常或熟悉的物件，为我们理解设计趋势和材质变迁提供了宝贵数据。颜色一直是物品设计中最直观的元素。
研究通过提取图像中的像素颜色数据，发现深炭灰是最普遍的颜色，这种颜色在超过八成的照片中出现。尽管深炭灰所占像素比例较小，但其在工业设计中作为基础色的地位十分显著。时间的沉淀让颜色的使用发生了变化。分析中将藏品按最早相关年份分组，跨度为20年，考察不同时期物品中的色彩组成。观察到一种趋势是随着年代推移，灰色调的使用逐渐增加，而棕色和黄色的使用则相应减少，这一现象反映了材质的演变，由木材逐渐转向塑料等现代材料。同时，现代设计中对高饱和颜色的运用自1960年代开始有所增加，展现出消费文化与技术进步对设计色彩的影响。
对单个藏品色彩的细致观察也揭示了颜色的复杂性。以1900年出品的Century Model 46板式相机为例，图像展示了这件摄影设备内丰富多样的色调，体现了材料的自然质感与工艺细节。对比了1844年的库克-威特斯通双针电报机与2008至2010年间的iPhone 3G手机，颜色与材质的差异为设计演变提供了清晰的视角。电报机的色彩丰富，主要得益于其使用的桃花心木和复杂的形状，使光影交织产生色彩变化。反观iPhone手机，金属和塑料材料赋予它较为单一和均匀的色彩，外形简约且入手较新，缺少岁月带来的色差。研究还发现了一些藏品中不易察觉的“隐藏颜色”，比如19世纪怀表中少量的蓝色色素。
蓝色主要来自于怀表指针和表背螺丝上的蓝色氧化层，这种“蓝色螺丝”处理不仅防锈，还形成了蓝色的美学点缀。藏品中色彩最丰富的物体大多来自20世纪80年代的包装设计以及游戏，反映了计算机设计技术的进步和消费文化的兴盛。电话作为博物馆的一个重要类别，从19世纪末至现代数百件藏品被分析，展现了电话从色彩丰富到趋于灰黑色的转变，尤其是1960年代至1980年代的电话展现了丰富多样的颜色，而“砖头机”出现后则让电话再次趋向“灰色调”的设计风格。除了颜色，形状和纹理同样是理解藏品设计不可或缺的维度。研究利用机器学习对藏品图像进行特征提取和降维处理，构建了一个根据相似度将物品聚类的空间地图。最新的物品大多呈现为立方体或箱形结构，这种设计语言从现代的手机到老旧的钱箱都能看到相似性，反映了功能需求对形状的影响。
地图中的“岛屿”分别对应形态独特的物件群，例如具有明显机械结构和多重杠杆装置的打字机，以及质感独特的粘胶纱团和古埃及及叙利亚的称重砝码。独特个体的识别则进一步揭示了藏品中的罕见设计，如节能设计的家庭用具、艺术装饰品及与回收利用相关的样品。比如，通过回收旧鞋制成的人造草坪和用碎玻璃助燃的蓝色废料，不仅展示了技术创新，更凸显了博物馆藏品背后的环保理念和历史发展。在方法论方面，研究面对多重挑战，包括藏品照片的拍摄形式、背景颜色的干扰、颜色识别的准确性，以及通过神经网络模型提取图像特征的技术难题。通过谨慎剔除背景色接近的像素，并采用先进的卷积神经网络VGG16进行特征提取，结合PCA和t-SNE降维，实现了对数千幅对象照片的有效分类和视觉映射。研究亦强调了摄影条件的差异对色彩分析的影响，不同角度和光线下的拍摄可能导致色彩数据变异，强调了持续更新和完善数据集的重要性。
这一系列探索不仅提升了博物馆数字藏品的内涵，还为未来利用人工智能技术挖掘文化遗产提供了示范。通过揭示物件色彩和形态的历史变迁，数字技术让藏品故事得以被更广泛的公众理解和参与，也帮助博物馆更好地连接传统与现代。除了学术研究价值，数字化藏品色彩和形状的分析对于提升在线展览体验、推动智慧零售及虚拟现实交互等方面同样具有深远影响。随着计算机视觉与机器学习技术的不断进步，未来博物馆的线上资源将不再局限于静态展示，而将成为人们探索历史、设计和技术演变的动态平台。科学博物馆集团的这项研究为文化机构如何借助科技创新增强藏品价值提供了宝贵经验。颜色和形状不仅仅是物品的外在特征，它们承载了时代气息、工艺精髓和社会变迁。
利用计算机视觉进行深度分析，博物馆能够从整体集合视角出发，识别出微妙但意义深远的趋势，如工业化带来的“灰化”设计风格，亦或是某些特殊颜色的文化象征意义。对于观众而言，这种技术驱动的数字探索打开了一个全新的视角，使他们能够超越展览的物理边界，在线上亲身感受藏品的细节与美学。未来，随着更多藏品被数字化，更多样化的类别和主题被纳入分析范畴，计算机视觉必将在推动文化遗产保护、数字展示以及公众教育中扮演越来越重要的角色。利用大数据和人工智能工具，博物馆不仅能够显示藏品的多样性，还能探寻它们间隐秘联系，丰富文化理解和学科研究。总结而言，科学博物馆集团通过计算机视觉探索颜色与形状的应用，展现了数字化时代博物馆藏品管理和展示的无限可能。技术不仅提升了藏品的可见性，也深化了对历史与设计演变的认知。
借助这些技术，未来的博物馆将更加智能、高效且充满互动性，为公众开启一场跨越时空的文化之旅。
