随着数字技术的飞速发展，计算机视觉作为人工智能领域的重要分支，正逐渐成为文化遗产与博物馆研究的新利器。科学博物馆集团通过对其丰富藏品进行数字化图像分析，成功应用计算机视觉技术解码藏品的颜色、形状与纹理，让线上藏品的研究和展现焕发出新生机。在线藏品不仅让公众能浏览大量珍贵藏品，也给予研究者足够的数据基底，以发现传统方式难以察觉的规律和细节。本文将结合科学博物馆集团2020年的研究成果，剖析计算机视觉技术在博物馆领域的创新实践及其蕴含的学术价值和文化意义。 科学博物馆集团的藏品涵盖了科技进步史和日常生活的多个方面，包括摄影技术、计时工具、照明设备、印刷与书写器具、家用电器以及导航工具等二十多个类别。研究团队选取了7000多张高清照片，利用计算机视觉对这些藏品的颜色分布、形状特征及材料纹理进行了自动化识别与聚类处理，通过数据可视化展现出丰富的藏品特征与历史演变。
颜色作为物品外观的重要维度，不仅反映出设计风格，也折射出材料工艺与时代审美的痕迹。在分析中，研究人员发现暗炭灰色是被摄物品中出现频次最高的颜色，超过八成的图像中含有这种颜色。尽管它在单张图像中的像素比例不高，但其普遍存在体现了现代工业设计中常用金属等材质的色调趋势。颜色随时间的变化更为显著。早期物品多以棕色和黄色为主，这与木材等天然材质的使用密不可分，随着塑料等新材料的兴起，灰色调逐渐占据主流，尤其自20世纪60年代起，鲜艳饱和的颜色开始频繁出现，反映出消费文化和视觉设计的多样化发展。 通过计算机视觉对单个物体内部颜色的细致剖析，还能观察到丰富的色彩层次。
如一款制作于1900年的Century Model 46胶片相机，其表面色彩缤纷，既源自机身构造的光影变化，也体现岁月带来的色差。从历史长河中对比早期1844年的Cooke和Wheatstone双针电报机与2008年至2010年的iPhone 3G，前者因采用桃花心木及其独特的造型表现出丰富的颜色变化和光泽反射，而后者则因金属与塑料材质的应用显示出相对单一且均匀的色彩，体现了材料和设计理念从传统到现代的演进。 在细节识别方面，计算机视觉技术还帮助发现了许多‘隐藏’颜色。例如一系列19世纪的怀表中发现有细微的蓝色色块，这种蓝色并非装饰，而源于传统“蓝钢”工艺中加热螺丝产生的氧化保护层。这类细节通过肉眼难以捕捉，而数字图像处理提供了新的观察维度，揭示了工艺技术背后的历史文化信息。 此外，分析显示最具色彩多样性的藏品大多归属于包装材料，如20世纪20年代的香烟包装和1980年代的电脑游戏盒装，反映消费品设计逐渐追求视觉冲击力与多样化配色的趋势，也见证了计算机辅助设计和印刷工艺进步对文化产品的影响。
电话作为博物馆馆藏中的代表性物品，其色彩演变同样值得关注。早期电话大多采用黑色与银色系，简约而庄重；到了六七十年代，电话颜色多样化，风格青春活泼；而从八十年代末，尤其是出现‘砖头手机’后，颜色又开始回归灰暗，中性色渐冷却市场，反映出功能至上的设计理念正在占据主导。 除了颜色，形状和纹理也是物件视觉识别的关键特征。该项目采用深度卷积神经网络（VGG16）提取图像特征，再通过降维算法（主成分分析和t-SNE）实现对图像的聚类。结果表明，现代物品普遍呈现为立方体或长方体形状，从香烟盒到电视机、手机和游戏盒都具备相似的几何特征，这种统合体现出工业设计中的模块化与标准化趋势。相邻区域则聚集了历史悠久的容器，如钱箱、砝码和鼻烟盒，它们同样呈现方盒形态，显示了形状的跨时代连续性。
一些特殊聚类如桌面电话，以其复杂造型和卷绳手柄形成独立簇群，彰显复古科技的机械魅力；另一端是南东部的半透明物品簇，又以玻璃制品和装饰盘居多，展现材质对视觉形态影响之大。 独特“孤岛”现象揭示了藏品中的视觉奇点。例如打字机群因其外露构件形态独特，如卷带、圆滚柱和外伸杠杆，形成封闭的形状聚合，具有强烈的视觉辨识度。来自1901年《纽约论坛报》的引述也说明了打字机对当时商业交流的重要性，凸显其文化与技术双重地位。其他孤岛还包含了粘胶纱线团和古埃及及叙利亚砝码，反映非凡的地域文化与技术遗存。 对比邻域距离分析使研究者定位了诸多外形极具个性化的单件藏品。
包括诸多家用器具如橘子酱切割器、壁炉废热回收加热器、旋转奶酪刨，以及局部设计讲究的装饰性物品如艺术装饰风相框和扬声器。还有Kinora翻页影片阅览器，通过手柄操作产生翻动视觉效果，结合工业设计与娱乐元素。较为异类的是再生利用产品如由旧耐克鞋再制的仿草坪，以及由废旧玻璃碎片（cullet）构成的蓝色玻璃矿石，展示了循环经济思维在物件材料上的延伸。 算法应用也面临诸多挑战。首先，不是所有藏品都有照片，部分照片为黑白且背景非均质，给颜色提取带来了困难。因此筛选出背景统一，物件边缘不接近照片边界的图片成为前提。
其次，颜色识别需要剔除背景近似色调像素，平衡剔除阈值以避免疏漏或误判。再者，形状相似性计算忽略了尺寸差异，可能将不同大小但轮廓相似的物件归入一类。图像排列为网格减少重叠，但也带来部分空间扭曲，影响精确定位。更广泛的因素还包括拍摄角度、光线条件和展品摆放对颜色感知的影响，使得分析结果呈现动态发展性质，随新藏品的加入持续更新。 数字化和计算机视觉技术的介入，正在推动博物馆收藏研究从单一展陈走向大规模数据分析时代。通过颜色与形状的定量再现，不仅丰富了传统分类维度，也为在线藏品平台提供了多样化检索与体验方式，极大扩展了公众与研究者的接触面。
更为深远的是，这样的技术使博物馆“黑匣子”般的仓储藏品亮相数字舞台，其背后隐藏的设计理念、材料变迁与文化痕迹得以被挖掘与传递。 未来，计算机视觉结合更先进的机器学习方法，有望从质地、功能乃至文物关联性等多层面深入发掘藏品价值，促进跨学科合作，推动文化产业创新发展。科学博物馆集团的这一项目为全球博物馆数字化转型提供了可复制、可推广的典范，彰显了技术助力文化遗产保护与传播的无限潜能。探索色彩与形状的数字图谱，将成为揭示物质文明演进与人类创造力的精彩篇章。
