Enhancement of Faint Text Using Visible (420–720 nm) Multispectral Imaging

• Published in: Restaurator Vol. 28; no. 1; pp. 11 - 28
• Main Authors: Goltz, D. M., Cloutis, E., Norman, L., Attas, M.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: München Walter de Gruyter GmbH & Co. KG 01.01.2007; Walter de Gruyter
• Subjects: Collection management; Exact sciences and technology; Information and communication sciences; Information science. Documentation; Information service management; Library and documentation centre management; Preservation. Storage; Sciences and techniques of general use; Degradation; Document preservation; Multispectral remote sensing; Optical method; Paper; Text; Imagery; Legibility
• ISSN: 0034-5806
• DOI: 10.1515/REST.2007.11

Hyperspectral imaging using a digital camera equipped with an integrated tunable filter was successful in improving the legibility of text in a bound volume of press copies (circa 1905) from the Hudson's Bay Company Archives. Much of the faint text had been produced from ink that was wet-transferred from the typewritten text of original documents. The transferred typewritten ink was faint, probably as a result of poor transfer of the original to the copy paper. Consequently, this text is not legible without the aid of either an optical microscope or magnifying glass. On some of the pages, the typewriter ink text is further obscured by text of iron-gall ink or typewriter ink that had migrated from adjacent pages in this bound volume. Single wavelength images from a Nuance multispectral camera made it possible to distinguish the different inks that overlapped each other spatially. The iron-gall ink absorbed light at shorter wavelengths (<500 nm) and the typewriter ink had a broad absorption band that peaked at 620 nm. Single wavelength images at 620 nm were often sufficient for improving the legibility of the typewriter ink text on most pages. For pages where the typewriter ink text was very faint, more advanced image enhancement approaches such as calculation of band ratios and principal component analysis (PCA) were useful for improving the legibility of the text. Imaging was carried out both in reflectance and transmittance mode, however improving the readability of the text was most successful using reflected light. This was largely due to the inability to properly flat-field the image when a transmitted light source was used. L'imagerie multispectrale réalisée grâce à l'utilisation d'une caméra numérique équipée d'un filtre adaptable intégré s'est révélée être un moyen approprié pour favoriser la lisibilité du texte contenu dans des copies de feuilles en copy press d'un volume relié (en 1905 environ) émanant des archives de la Compagnie de la Baie d'Hudson. La majeure partie du texte défraîchi a été reproduite à partir de l'original écrit à la machine alors que l'encre n'avait pas encore séché. La pâleur est peut-être dûe à une défaillance des moyens au moment du transfert. Ces textes ne sont donc lisibles que grâce à l'utilisation d'instruments techniques tels que les verres optiques grossissants comme la loupe. Sur certaines des pages la lisibilité des textes est encore aggravée par l'érosion de l'encre gallique ou par la couleur du rouleau d'encre qui a déteint sur les pages avoisinantes. Des images réalisées à une certaine longueur d'onde fixe par une caméra multispectrale à « nuance » ont permis de différencier les diverses encres et couleurs aux endroits où celles-ci se superposaient. On a démonté que l'encre gallique absorbait la lumière à une moins forte longueur d'onde (<500 nm) alors que l'encre de machine avait une plus large bande d'absorption qui va jusqu'à 620 nm. Afin de faciliter la lisibilité du texte qui avait été rédigé à la machine les images produites à une longueur d'onde de 620 nm semblaient suffire dans la plupart des cas. Dans les cas où le texte était plus effacé il a fallu utiliser des méthodes plus compliquées, c'est-àdire des méthodes mathématiques pour améliorer la qualité de l'image, telles que le calcul des relations des différentes bandes entre elles ainsi que l'analyse PCA (Analyse des principaux constituants). Les analyses optiques ont été conduites tant à l'aide de la lumière incidente qu'avec la lumière transmise. On a pu démontrer que l'utilisation de la lumière incidente apportait de meilleurs résultats pour l'amélioration de la lisibilité des textes. Ceci est largement dû au fait que dans le cas d'une lumière transmise il n'y a aucune possibilité mathématique de réduction optique. Hyperspektralbilder, hergestellt mit einer Kamera, die mit einem integrierten anpaßbaren Filter ausgestatten war, erwiesen sich als geeignet zur Verbesserung der Lesbarkeit von Kopierpressen-Kopien in einem gebundenen Buch (ca. 1905) aus dem Archiv der Hudson's Bay Company. Große Teile der verblaßten Schrift waren im feuchten Zustand von dem maschinengeschriebenen Original übertragen worden. Die Blässe geht möglicherweise auf Mängel bei der Übertragung zurück. Diese Texte sind ohne Hilfsmittel wie Mikroskop oder Lupe nicht lesbar. Auf einigen Seiten wird die Schrift zusätzlich verundeutlicht durch Eisengallustinte oder Farbe vom Schreibmaschinenfarbband, die von den benachbarten Seiten abgeklatscht wurden. Bilder, hergestellt in einer „Nuance“ Multispektralkamera bei fester Wellenlänge ermöglichten es, Unterschiede zu erkennen zwischen verschiedenen Tinten- bzw. Farbtypen, wo sich diese überlappen. Eisengallustinte absorbiert Licht von kleiner Wellenlänge (<500 nm), während Farbbandfarbe in einem breiten Bereich um 620 nm absorbiert. Zur Verbesserung der Lesbarkeit des Textes, der auf Maschinenschrift zurückgeht, genügten meist die bei 620 nm hergestellten Bilder. Wo dieser Text verblaßt war, mußten kompliziertere, d.h. mathematische Methoden der Bildverbesserung eingesetzt werden, wie z.B. die Berechnung des Verhältnisses der verschiedenen Banden zueinander und PCA-Analyse. Die optischen Untersuchungen wurden sowohl mit Auf- als auch mit Durchlicht durchgeführt. Es zeigte sich, daß zur Verbesserung der Lesbarkeit die Arbeit mit Auflicht die besseren Ergebnisse bringt, vor allem deshalb, weil bei Durchlicht keine angemessene mathematische Bildreduktion möglich ist.