激光全息散斑干涉检测技术(Laser holographic speckle interferometry)诞生于二十世纪七十年代，利用全息干版作为记录介质记录散斑图像，操作复杂，费时费力，因此发展速度受到很大限制。随着计算机、电荷耦合器件和数字图像处理等技术的快速发展，激光全息散斑干涉技术应运而生。激光全息散斑干涉检测方法被广泛用于物体形变检测，在各个领域的应用均有涉及。在文化遗产保护领域，利用激光全息散斑干涉技术，可以实现无损、高精度、实时全场检测。根据实际研究需求，检测结果能够以二维、三维的方式呈现，因此，激光全息散斑干涉技术为文物保护、文物病害研究提供了更多元化的检测和评估方法。

自二十一世纪起已有研究团队开始利用激光全息散斑干涉技术对文化遗产进行检测研究。激光全息散斑干涉技术主要利用散斑干涉原理来记录和检测表面变形，具有无损、高分辨率、便捷的数字化处理等特性，目前已经得到了成熟的应用。

激光全息散斑干涉检测系统的工作原理是基于两束激光的干涉：一束是理想的参考光，另一束是被物体调制后的散射光（物光），物光光场包含了物体的强度和相位信息。通过对受激励前后的待测物体区域进行激光全息散斑干涉图像采集和计算，可以得到激光全息散斑干涉形变相位。对表示形变相位的二维条纹或三维相位分布进行研究，可以获得被测物体结构状况的异常信息，通过分析这些信息，不仅可以定位出物体存在缺陷的部位，也可以评估缺陷的严重等级。

激光全息散斑干涉检测仪示意图

红外热加载激励下的激光全息散斑干涉检测示例

为了实现激光全息散斑干涉文物缺陷检测，除了设计激光全息散斑干涉检测系统之外，还需要配套设计无接触式的形变激励系统。根据不同的应用场景形变激励系统可以采用力加载、热加载、声加载、激光辐照等方式。形变激励系统的激励源选择，要结合实际检测对象进行取舍，例如被测物如果较寻常、可以重复利用（如普通检测试件），则可以采用便于量化、形变明显的加载方式（如力加载、激光辐照）；如被测物受严格保护（如文物），则需要制定无接触式、无损的形变激励方案（如热加载、声加载）。

声波加载激励装置示例

在中国-希腊文物保护技术“一带一路”联合实验室建设与联合研究项目中，将对文物缺陷开展激光全息散斑干涉检测，获取潜在的病害信息，实现文物健康状态评估，形成技术创新应用研究成果。

本次项目结合声波激励技术，进行了激光全息散斑干涉文物缺陷检测。检测对象以木质基底壁画文物检测为主，其他类型文物为辅，均为受保护的检测对象，因此采用无接触的声波激励方式。将声波激励系统与激光全息散斑干涉集成设备结合，不仅可以对缺陷部位进行定位，也可以通过采集到的图像对损伤程度进行评估，以便于更好的对文物进行前瞻性保护与修复研究。

检测方案中的激光全息散斑干涉仪和声波激励装置均可单独使用，根据实际需求，激光全息散斑干涉设备可配合不同的形变激励方案对不同物体进行检测。本研究中的激光全息散斑干涉检测系统采用532nm，60mW的激光光源（带光纤尾纤），视场大小为8 × 8 cm2，CCD单个像素尺寸为2.4 x 2.4 μm2。通过操作激光全息散斑干涉检测系统所配套的多功能图像信息处理检测/监测软件，可以实时对散斑干涉图进行拍摄和处理，得到的形变相位检测结果能够以二维条纹图像、三维解包裹图像显示，便于从多角度对检测结果进行更直观便捷的评估。声波激励装置中包含声波发生器和自带功率放大器的低失真扩音器，由于不同物体受声波激励产生振动微位移的固有频率不尽相同，因此本研究中的声波激励方案采用扫频声波发射的方式，能够保证对不同被测物体进行有效激励。除此外，声波激励方式不直接接触被测物，且被测物受声波激励后的振动也会随声波停止而衰减，因此，采用此激励方案能实现对壁画的无接触式的无损检测研究。

声波激励激光全息散斑干涉文物病害检测示例（左：室内文物；右：室外文物）

本次项目以故宫博物院壁画文物“如亭壁画”、新疆出土壁画和故宫馆藏油画作为激光全息散斑干涉检测对象，进行技术集成应用全流程示范。本研究最终实现的目标及愿景包括：对文物表面到亚表面缺陷检测的图像采集方法及缺陷严重度评估进行研究；对文物更多样化的无损激励方案进行研究；配合激光全息散斑干涉技术及无损激励技术，共同建立具有高精度、无损性、实时性的文物缺陷信息采集解决方案。本研究的最终希望探索与实现更多样化的文物科技保护手段，加快我国先进数字化技术在文物保护领域的推广与应用，推进文物保护相关科研成果转移转化，用数字化技术推动中国和希腊两大文明古国文化遗产资源优势的发挥，为加强与“一带一路”沿线国家文明互鉴发挥积极的示范作用。