Enhancement of Document Legibility Using Spectroscopic Imaging

The article describes the application of spectroscopic imaging in the near infrared wavelength region to examine two historical parchments. This non-destructive optical method of analysis can distinguish subtle differences in the reflectance properties of the materials under study. Three areas on the parchments were selected for study, showing three types of features: faint writing, heavy lines interspersed with faint writing, and text obscured by corrections. The measurements consisted of sets of 41 narrow-band digital images taken at 10-nanometre wavelength intervals from 650 to 1050 nm. Each narrow-band image consisted in turn of 256 by 256 pixels representing reflectance intensity values at a particular wavelength. Several types of numerical manipulations were used to process the collected data. The legibility of the faint writing was increased through pixel-by-pixel subtraction of images taken at different wavelengths. The reflectance spectral response of the heavy lines was distinguished from that of the faint writing in the same way. The text obscured by the corrections was made readable using principal-components analysis of the entire set of 41 narrow-band images. Displaying all the images resulting from the processing using false colour made all the processed images easier to interpret by eye. Possible applications to the study of manuscripts in a poor state of conservation are described. RESUME Cet article decrit l’application de l’imagerie spectroscopique dans la region de longueur d’onde infrarouge proche afin d’examiner deux parchemins historiques. Cette methode d’analyse optique non destructive permet de distinguer des differences subtiles dans les proprietes du facteur de reflexion des materiaux etudies. Trois zones des parchemins ont ete selectionnees pour l’etude, montrant trois caracteristiques particulieres : de l’ecriture pâle, des lignes epaisses intercalees avec de l’ecriture pâle et du texte obscurci par des corrections. Les mesures consistaient en series de 41 images numeriques en bandes etroites prises a intervalles de longueur d’ondes de 10 nanometres entre 650 et 1050 nm. Chaque image en bande etroite etait constituee de 256 par 256 pixels et representait les valeurs de l’intensite du facteur de reflexion d’une longueur d’onde particuliere. Plusieurs types de manipulations numeriques ont ete utilisees afin de traiter les donnees. La lisibilite de l’ecriture pâle a ete amelioree grâce a la soustraction, pixel par pixel, d’images prises a differentes longueurs d’ondes. La meme methode a ete utilisee pour distinguer les reponses spectrales du facteur de reflexion des lignes epaisses et de l’ecriture pâle. Le texte obscurci par des corrections a ete rendu lisible en utilisant l’analyse en composantes principales pour la serie complete des 41 images en bandes etroites. L’affichage de toutes les images obtenues grâce au traitement utilisant les fausses couleurs a rendu toutes les images traitees plus faciles a interpreter visuellement. L’article decrit les applications possibles pour l’etude des manuscrits dans un mauvais etat de conservation.