Dans un projet multidisciplinaire, des chercheurs du Georgia Institute of Technology et de Georgia Tech-Lorraine ont utilisé des techniques d’imagerie térahertz et de traitement du signal pour regarder sous la surface corrodée d’une croix funéraire en plomb du XVIe siècle. Dirigé par David Citrin, professeur à l’École de génie électrique et informatique (ECE), l’effort a réuni des scientifiques de l’imagerie, un chimiste spécialisé dans les objets archéologiques et un historien de l’art pour révéler un message qui avait été obscurci par le temps : une inscription de la prière du Seigneur.
« Notre approche nous a permis de lire un texte caché sous la corrosion, peut-être pendant des centaines d’années », a déclaré Alexandre Locquet, professeur associé à l’ECE et chercheur à Georgia Tech-CNRS IRL 2958, un laboratoire de recherche international commun au Georgia Tech. -Campus Lorraine à Metz, France. « De toute évidence, les approches qui accèdent à ces informations sans endommager l’objet sont d’un grand intérêt pour les archéologues. »
L’étude a été publiée le 2 mars dans la revue Rapports scientifiques.
La croix, découpée dans une feuille de plomb, a été retrouvée dans un cimetière d’une abbaye de Remiremont, en France, à quelques heures de route du campus de Georgia Tech-Lorraine. Connu comme un croix d’absolutionc’est un type de croix funéraire qui date du Moyen Âge et a été trouvé sur des sites en France, en Allemagne et en Angleterre.
« Ce type de croix porte généralement des inscriptions de prières ou d’informations sur le défunt », explique Aurélien Vacheret, directeur du musée Charles-de-Bruyères à Remiremont et co-auteur de l’étude. « On pense que leur but était de chercher l’absolution d’une personne du péché, facilitant son passage au ciel. »
Le musée a prêté la croix au laboratoire de Citrin dans l’espoir que l’équipe puisse utiliser des techniques d’imagerie pour rendre visible l’invisible. Citrin et son groupe se spécialisent dans l’évaluation non destructive et développent des techniques qui permettent un examen détaillé des couches cachées d’un objet sans modifier ni endommager sa forme d’origine. Bien que leur travail ait souvent des applications industrielles, telles que la détection de dommages aux fuselages d’avions, le groupe a saisi l’opportunité d’inspecter la croix, une chance d’explorer davantage les applications de leur technologie à des fins archéologiques.
Regarder sous le voile de la corrosion
L’équipe a utilisé un scanner térahertz commercial pour examiner la croix tous les 500 microns (environ tous les demi-millimètres) à travers l’objet. Tout d’abord, le scanner a envoyé de courtes impulsions de rayonnement électromagnétique térahertz – une forme de lumière qui se déplace sur de minuscules longueurs d’onde – sur chaque section de la croix. Certaines ondes ont rebondi sur la couche de corrosion, tandis que d’autres ont pénétré à travers la corrosion, se reflétant sur la surface réelle de la croix de plomb. Cela a produit deux échos distincts de la même impulsion d’origine.
Ensuite, l’équipe a utilisé un algorithme pour traiter le délai entre les deux échos en un signal à deux pics. Ces données ont révélé l’épaisseur de la corrosion dans chaque point scanné. Les mesures des faisceaux lumineux réfléchis par le métal sous-jacent ont ensuite été recueillies pour former des images de la surface du plomb sous la corrosion.
Perspectives interdisciplinaires
Bien que des données cruciales aient été recueillies lors du processus de numérisation, les images brutes étaient trop bruyantes et confuses et l’inscription restait illisible à l’époque. Mais Junliang Dong, alors titulaire d’un doctorat. étudiant dans le laboratoire de Citrin, a eu la perspicacité de traiter les images d’une manière spéciale pour éliminer le bruit. En soustrayant et en assemblant des parties des images acquises à différentes fréquences, Dong a pu restaurer et améliorer les images. Ce qui restait était une image étonnamment lisible contenant le texte.
À l’aide des images traitées, Vacheret a pu identifier plusieurs mots et expressions latins. Il a déterminé qu’ils faisaient tous partie du Pater Noster, communément appelé le Notre Père ou la Prière du Seigneur.
L’équipe a également travaillé avec un écologiste pour inverser chimiquement la corrosion sur la croix, confirmant l’inscription Pater Noster. En comparant leurs images à la croix propre, l’équipe a découvert que leurs images avaient révélé des parties de l’inscription non observables sur la croix d’origine. En découvrant des aspects supplémentaires des inscriptions qui n’étaient auparavant pas documentés, leur travail a pu offrir une compréhension plus profonde de la croix et un aperçu plus approfondi du christianisme du XVIe siècle en Lorraine, en France.
« Dans ce cas, nous avons pu vérifier notre travail par la suite, mais tous les objets en plomb ne peuvent pas être traités de cette façon », a déclaré Citrin. « Certains objets sont volumineux, certains doivent rester in situ et d’autres sont tout simplement trop délicats. Nous espérons que notre travail ouvrira l’étude d’autres objets en plomb qui pourraient également révéler des secrets cachés sous la corrosion. »
Le groupe de Citrin a également utilisé l’imagerie térahertz pour regarder sous la surface des peintures du XVIIe siècle, élucidant la structure de la couche de peinture et fournissant un aperçu des techniques des maîtres peintres. Ils étudient actuellement les revêtements de surface sur les céramiques romaines antiques.
Le projet croisé illustre que le succès nécessite plus qu’une simple mesure précise, mais également un traitement minutieux des données et une collaboration entre chercheurs de domaines disparates. L’approche de l’équipe ouvre de nouvelles perspectives pour l’analyse d’imagerie térahertz et pourrait produire de grands élans pour les domaines des acquisitions et de la documentation numériques, ainsi que de la reconnaissance, de l’extraction et de la classification des caractères.
« Malgré trois décennies de développement intense, l’imagerie térahertz est encore un domaine en plein essor », a déclaré Locquet. « Alors que d’autres se concentrent sur le développement du matériel, nos efforts se concentrent sur l’exploitation optimale des données mesurées. »
Junliang Dong et al, Révéler des inscriptions obscurcies par le temps sur une croix funéraire en plomb de l’époque moderne en utilisant l’imagerie multispectrale térahertz, Rapports scientifiques (2022). DOI : 10.1038/s41598-022-06982-2