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2014年6月24日至7月4日，敦煌研究院与天津大学在莫高窟继续合作开展《世界文化遗产地风险预控关键技术研究与示范项目》子课题《敦煌莫高窟风险监测与评估关键技术研究》、国家自然科学基金课题《基于图像分析的古代壁画病害演变监测技术的研究》的相关研究测试工作。
根据课题研究任务，此次研究测试的内容主要有以下四项：病害壁画重定位技术及设备；球面全景摄影应用；深度相机在病害分析中的应用；壁画病害标识系统。
通过研究，在对古代壁画病害的不同类型和不同时期的外部图像特征进行分析的基础上，我们在相对微观的层面上探索基于相机精确重定位、图像比对和差异分析的古代壁画病害演变的监测技术和病害演变程度的定量分析方法与标准。为了保障监测和度量的可靠、准确，研究基于图像特征提取、分割、比对的图像精准获取与自反馈重定位的支撑技术；为能实现对壁画病害区域、整幅壁画、壁画群的病害演变情况给出监测与评估的结果，对于壁画大面积病害区域的病害演变的宏观层面上的综合分析技术研究也将包括在该项目工作中。
本次现场工作主要包括确定第一批壁画病害监测点；病害监测洞窟的全景图像获取；监测点数据的首次采集；对部分监测点进行重定位平台验证；采用深度相机获取监测点3D深度信息；进一步改进交互式壁画病害标识系统等内容。
其中，确定病害监测点的工作方法是通过分析历史数据，重点考虑疱疹、酥碱、起甲、裂隙等四种典型病害严重程度的变化和洞窟的分布情况（南、北，上、下）、大小、壁面的平整程度、年代以及工作量和项目的实际需求。经过实地考察莫高窟的30个洞窟后，选出了第25、70、85、87、92、132、276、351、356、437、465窟等11个洞窟作为监测洞窟。
球面全景摄影工作主要采用LadyBug全景摄影相机对莫高窟第85窟、第351窟、第356窟进行全景摄影试验。LadyBug相机利用多个摄像头同时拍摄，通过自动拼接成像可获取覆盖到除相机底部之外的全部区域图像。课题组希望通过全景相机的应用，对洞窟内所有监测点建立基准坐标系，并将所实施的点监测信息（位置、病害演变程度）整合到全景图像里。
第365窟全景图
第一批监测点数据采集则是针对本次所确定的11个洞窟采集相应的数据，并确保数据的可用性和准确性。包括洞窟的编号、病害类型、基准点图像及描述、相机位置、整体基准点图像、光源参数、相机参数、正面光照图像，侧面光照图像等内容。
通过对第85、351、356等洞窟内的监测点进行重定位验证，采用高清工业相机系统为核心的图像精准获取平台，以及相机三点快速重定位方法和四点正交重定位方法来实施。
重定位拍摄工作现场
采用深度相机采集监测点3D深度信息的工作，主要是利用capture深度相机对莫高窟第351、356、第132、第85窟的十多个监测点进行深度拍摄。通过深度拍摄可使壁画病害程度由以前的侧光拍摄等定性分析转为定量研究，可测量基于基准面0.01mm的壁画变化情况。
深度相机拍摄现场
在壁画病害标识系统的研究中，课题组对所采集的图像数据进行了精细的人工病害标识，建立了典型病害数据库。本次主要针对去年不兼容32位操作系统的问题，新开发了32位、64位操作系统通用的系统，同时对打印分页输出等问题及相关工作人员的需求进行了征集。该系统的研发旨在针对以敦煌莫高窟壁画为代表的古代壁画病害标识、现状普查、修复方案设计等实际工作需求，提供高效、便捷、易用的辅助病害标识系统，并基于机器学习技术来实现交互式半自动化的壁画病害标识和病害现状调查。该系统已在莫高窟第254窟进行了现场工作测试。
壁画病害标识系统