科学博物馆作为连接历史与现代科技的桥梁，收藏了大量珍贵且多样的展品，通过数字化手段能够让更多人突破空间限制，全面感受和了解这些文化与科技的结晶。近年来，借助计算机视觉技术，对博物馆的在线馆藏进行了深度分析，不仅提升了展品的数字呈现效果，也为文物研究和观众体验带来了革新。本文聚焦于2020年对科学博物馆集团Group Collection的研究，涵盖超过7000件来自21个类别的展品照片，通过色彩、形状与纹理的综合分析，揭开藏品的历史脉络和设计美学。通过这次分析，科技与艺术的交融被生动地展现出来，为数字博物馆的研究以及文物保护提供了宝贵的视觉数据支持。 首先，色彩是展品最直观且富有表现力的特征之一。研究显示，科学博物馆馆藏中最常见的颜色是深灰色，特别是暗炭灰。
尽管这一颜色出现在超过80%的照片中，但在单件展品的像素中通常占比较低。这种颜色的普遍性可能与展品所采用的材料和制造工艺有关。通过观察色彩随时间的变化，研究发现灰色调的使用趋于增加，而棕色和黄色则逐渐减少。这一趋势反映了材料的演变，比如从木材向塑料的转变。自上世纪六十年代起，展品色彩中也出现了非常饱和的颜色，体现了当时工业设计和消费文化的变革。值得注意的是，这些色彩趋势不仅受到展品本身年代的影响，还与拍摄技术、展品保存状态等外部因素密切相关，因此在解读时需综合考虑。
色彩的多样性不仅体现在整体趋势，也可以在单个展品中观察到丰富的层次与细节。例如，一台生产于1900年的Century Model 46相机展现了丰富的色彩组合，反映出当时材料选择和工艺细节。对比方面，19世纪中叶的Cooke and Wheatstone双针电报机，其色彩多样性主要来自深色的红木和使用过程中的光影变化，而2008-2010年间的iPhone 3G则采用了金属和塑料材质，颜色更为单一和统一。这种对比不仅反映技术材料的进步，也体现了审美趋势和功能设计的变化。 隐藏在展品中的细微色彩也提供了独特的研究视角。通过分析大量照片中的像素色彩，研究员发现十九世纪的怀表中存在少量蓝色像素。
这些蓝色通常出现于表针或背部螺丝上。螺丝上的蓝色来源于一种名为“螺丝烤蓝”(bluing screws)的工艺，通过加热形成氧化层以防止生锈。这些细微的色彩信息往往难以通过传统肉眼观察获得，计算机视觉技术的引入极大地丰富了文物的颜色信息和历史工艺解析。 颜色丰富的展品如部分包装物，尤其在20世纪80年代的电脑游戏和棋盘游戏中更为常见。这些包装不仅反映了印刷技术和消费文化的兴起，同时也展现了博物馆积极收集与消费娱乐相关的藏品趋势。电话作为馆藏中的重要一类，从19世纪末至今的展品显示出明显的色彩变化：早期电话常采用黑色与银色搭配，这一经典配色在今天的智能手机中依然存在。
20世纪60至80年代，电话色彩更为丰富多样，到了80年代末期“砖头手机”的出现，颜色开始趋于灰色，体现了工业设计的整合与简化。 除色彩外，形状和纹理同样是定义展品特色的重要维度。利用机器学习中的卷积神经网络（CNN）提取视觉特征，实现了对展品照片的相似性分析和分类，将形态相似的展品聚类呈现在二维地图上。研究发现，近现代展品多呈现为立方体或矩形盒状形态，无论是香烟盒、电视机、手机还是电子游戏，形状极度统一。相邻的历史展品如钱箱、砝码和鼻烟壶也展现出类似的形状，说明形态设计在不同历史阶段存在跨时代的共性特征。这种形态上的相似将不同年代、本质功能迥异的物品联系在一起，揭示了设计语言的传承与发展。
与此同时，地图上出现了几个“岛屿”式的独特集群，如打字机组，因其结构复杂、机械部件外露而颇具特色。打字机的滚筒、色带和杠杆等部件，使其视觉呈现截然不同，成为机器学习算法中的明显异类。其他独特集群还包括黏胶纱线和古代埃及及叙利亚的砝码，这些通过视觉特征形成的聚类，帮助研究者从海量数据中梳理出具有特殊意义的藏品组别。 除了群体特征，个别展品的独特性同样引人关注。测量每件展品与其五个最近邻居的视觉距离，筛选出最具辨识度的物品。结果中既有家用小器具如橘子酱切割器、回收废热的暖气装置、旋转奶酪刨，也有装饰艺术风格的相框和音箱，以及Kinora翻书机等使用体验极具特色的设备。
甚至还发现了例如由耐克旧鞋回收制成的人工草坪和玻璃制造中加速熔炉反应的蓝色废玻璃碎片等与循环利用相关的环保展品，体现了博物馆对环保和科技融合的关注。 本次研究也强调了数字化在线馆藏的潜力与挑战。虽然高质量的照片为分析提供了基础，但展品拍摄的背景、光线和角度均会对颜色和形状识别产生影响。为保证分析准确性，排除了背景不统一的照片，采用去除靠近背景色像素来提高颜色识别的精度。然而仍需意识到，不同拍摄条件可能对数据结果造成微小偏差。此外，数据集的非随机性也限制了对整体收藏的全面刻画，今后随着藏品不断更新和拍摄技术提升，分析的结果也将持续演变。
这项利用计算机视觉探索博物馆藏品色彩与形态的研究，不仅赋予传统文物研究数字化升级的动力，更为公共数字文化资源的建设和利用提供了新思路。通过视觉特征的自动提取与大规模数据分析，可以帮助策展人、学者乃至公众更深入理解博物馆藏品的文化价值和历史背景。从渐趋灰暗的色彩趋势到多样化的形状结构，这些发现映射了物质文化的流变和社会发展脉络。未来，随着技术的不断进步，计算机视觉将在文物保护、数字展陈乃至文化传播中发挥更加重要的作用，让更多人以焕然一新的视角感受历史的魅力与科技的力量。
