在数字化浪潮的推动下，博物馆藏品正以前所未有的方式向公众展示。虽然亲临博物馆参观不可替代，但线上数字藏品使更多人能够接触到博物馆中大量无法展出的艺术和科学珍品。科学博物馆集团的数字实验室利用计算机视觉技术，对其庞大且多样化的藏品进行了深入研究，启发人们以不同于传统的视角欣赏和理解藏品的色彩与形态。本文聚焦该项研究的过程与发现，展现计算机视觉如何帮助揭示藏品的艺术价值与历史故事，也探讨了其背后技术的潜力和挑战。 科学博物馆集团收藏了来自多座博物馆的丰富藏品，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顿的Locomotion博物馆。此次研究选取了21个涵盖日常熟悉物件的类别，共检测分析了超过7000张物件的照片。
这些类别包括从摄影器材、时间测量设备、照明设施到印刷和书写工具，乃至家用电器和导航仪器等常见物品。通过对这些大量多样的图像进行色彩、形状及纹理的计算机视觉分析，研究揭示了许多有趣的视觉和文化现象。 色彩是物件最直观的形象特征之一。研究发现，在7000多件藏品中，最常出现的颜色并非鲜艳夺目的红、黄或蓝，而是深暗的炭灰色。尽管超过80%的图像中能发现这种灰色，但它在单张照片中通常只占极小比例，这表明灰色作为基础色调潜伏于多种物件设计背后。通过对藏品的年代分组，将每个物件以最早相关年份划分至20年一个周期的时间段，研究进一步揭示了色彩随时间的演变趋势。
一个突出的现象是灰色系在近年来显著增加，而棕色和黄色的比例则逐渐下降。这样变化很大程度上反映了材料和制造工艺的变革，如木质材质向塑料的转变给藏品色彩带来了深远影响。自20世纪60年代开始，也观察到饱和度较高的鲜艳颜色逐渐复苏，彰显了设计趋势的多样化。 不仅如此，单个复杂物件内部呈现的色彩丰富度也令人惊叹。例如，一台产自1900年的世纪46型板式相机展现了极其细腻、变化多样的色彩层次，从金属反光、木质纹理到老化痕迹，每一个细节都被计算机算法精准捕捉。与之相比，现代电子产品如2008至2010年间的iPhone 3G颜色较为单一和平滑，金属与塑料的结合减少了视觉层次感。
这在很大程度上说明老旧工艺和材料独有的质感和色彩韵味难以被新时代设计所复制。 这种对比不仅体现色彩的变化，更映射出时代审美和技术进步的交织。比如1844年制造的双针电报机利用桃花心木打造，颜色变化丰富，光线反射和阴影在其圆柱形柱体上形成视觉层次。反观现代手机的设计趋向于简洁，色彩统一，强调功能性和现代感。显然，老式复杂雕琢的物件蕴含丰富的色彩故事，而新式设计则追求极简与时尚。 除了主色调外，研究尤为关注“隐藏色彩”，即物件中仅占少量像素但极具代表性的颜色。
例如数个19世纪的怀表上出现少量的蓝色像素，这种蓝色常来自于怀表指针或螺丝的“蓝化处理”，这是一种通过加热制造的氧化层工艺，用于防锈保护。这样的细节虽不易用肉眼察觉，却揭示了高超的工艺知识和历史文化背景，通过计算机视觉的像素级分析，得以完整展现，对深入研究文物材料和历史工艺提供方向。 而在色彩最丰富的藏品中，通常是外包装或附属物件而非主体物体本身，这反映了随着商业化发展，包装设计和消费文化对物件色彩的重要影响。例如1920年代的香烟包装，或1980年代的电脑游戏和棋盘游戏，因计算机设计和印刷技术的兴起，产生了丰富多样的彩色图案和设计语言，成为当时文化和技术变迁的视觉载体。 色彩变迁同样贯穿于重要类型藏品，以电话为例，从19世纪晚期到现代，电话的色彩趋势也在发生变化。极早期的电话往往呈现黑色和银色，可见这些经典配色时至今日仍具影响力。
六七十年代电话则曾经尝试过多样的颜色探索，但从80年代后期的“砖头机”和现代智能手机逐渐回归简约、灰色调为主，折射出工业设计的潮流变化。 除了色彩，形状和纹理同样重要。通过应用深度学习算法，将藏品照片向量化处理，利用主成分分析和t-SNE技术降维并可视化，研究人员自动将外观相似的物品聚集在一起，形成了一个基于相似性的“物品地图”。这一地图揭示了诸多藏品的共性和差异，体现出隐藏在视觉之外的物件关系和历史轨迹。 地图上，现代物品，特别是1940年代以后塑料和金属制造的常见物件，往往集中在一块区域，这些物品多数为盒型的长方体结构，例如香烟盒、电视机、手机、电脑游戏盒等。令人有趣的是，不论是现代笔记本电脑还是年代久远的旧钱箱，在算法层面看都因外观相似而紧密相连，展示了设计在形态上的继承性。
地图中的另一侧，则聚集了形状复杂的物件。如中间区域离散分布了一批电话机，这些电话带有弯曲的电线和独特手柄，显著区别于简单盒型。此外，地图南东角落集中了一批透明物体，如玻璃盘子和瓶子，因材质和装饰性质差异，形态丰富多变。这种群集凸显了材质对视觉形态及计算机视觉分类的重要影响。 更为突出的是一些“孤岛”，即集群中与众不同的群体。如打字机类藏品的聚集区，其独特的零件形状和机械结构让它们在视觉空间中分离开来。
打字机部件暴露、机构清晰，带有缎带、滚筒及多种杠杆，机械美感强烈。历史上，打字机的普及极大影响了办公自动化和信息革命，其独特的外观也成了时代象征。 其他孤岛还包括一批粘胶纤维线团，以及古埃及和叙利亚的砝码，这些都因形态与色彩独特，与周围藏品形成距离，使得博物馆藏品的多样性与丰富性跃然眼前。 计算机视觉技术不仅有助于发现群体特征，也有助找出高度独特的单件藏品。通过度量各藏品与其最近邻物品的距离，确定了多件外观独特的物体。例如厨房用具如橘子酱切割器、回收壁炉废热的取暖器和旋转式奶酪刨等家用工具，黑色与金属质感融合的装饰艺术风格相框和扬声器，以及类似翻页书的Kinora观看器都体现了丰富的工业设计美学。
此外再如人工草皮样本与蓝色碎玻璃块，分别展现了回收利用的创新案例，反映环保与循环经济在技术与设计中的实际应用。 整体来看，通过计算机视觉对在线博物馆藏品的色彩和形状进行分析，不仅揭示了历史上物件设计的演变轨迹，也突破了传统人工经验的局限，让我们以科学、系统的方式理解物品的艺术、美学和技术属性。事实上，藏品色彩趋灰和形状趋方正的趋势，反映工业化生产与材料科学对日常物品设计的深远影响，同时也提示博物馆如何创新呈现方式，让“黑盒子”般的物件更具吸引力和故事感。 尽管研究面临样本选择、图像拍摄条件差异以及自动化识别准确性的挑战，但其成果为数字博物馆展示、文化保护、设计历史研究及工业设计创新提供了宝贵思路。未来，随着计算机视觉技术和人工智能进步，在线藏品挖掘将更为精细，解析层次更深，助力公众和研究者更全面地认识和欣赏藏品背后的文化底蕴和设计智慧。
