CN110532308B - 文物物质鉴别方法和装置及计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种物质鉴别方法和装置及计算机存储介质,其中,物质鉴别方法包括:导入目标物质的波形数据;响应于鉴别指令,分别获取所述目标物质和选定数据库中每种物质的波峰位置值和波峰值;根据所述波峰位置值和波峰值,获得所述目标物质相对于所述选定数据库中每种物质的波峰位置权值和波形差权值;根据所述波峰位置权值和所述波形差权值,计算所述目标物质相对于所述选定数据库中每种物质的波形相似度;根据所述波形相似度确定所述目标物质。本发明基于波峰位置和波形差的权值获得波形相似度,根据波形相似度鉴别目标物质,鉴别结果更加可靠,确定的目标物质更加精准。
Description
技术领域
本发明涉及文物鉴别领域,尤其是涉及一种文物物质鉴别方法,以及文物物质鉴别装置和计算机可读存储介质。
背景技术
对于文物的鉴定,目前通常由鉴别人凭借经验通过肉眼来识别文物所含的物质成分,要求鉴别人拥有丰富的鉴别经验,准确性也不易保证;再就是可以借助一些检测设备来检测文物的物质成分,但是需要通过复杂的分析算法或者计算模型,才能分析出对应的物质成分,分析方法复杂。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题。
为此,本发明第一方面实施例提供了一种文物物质鉴别方法,该文物物质鉴别方法,准确性高,简单易实现。
本发明第二方面实施例提供了一种文物物质鉴别装置。
本发明第三方面实施例提供了一种计算机可读存储介质
为了解决上述问题,本发明第一方面实施例的文物物质鉴别方法包括:导入目标物质的波形数据;响应于鉴别指令,提取所述波形数据中所述目标物质的波峰位置值和波峰值;获取选定数据库中每种物质的波峰位置值和波峰值;根据所述目标物质的波峰位置值和所述选定数据库中每种物质的波峰位置值,获得所述目标物质相对于所述选定数据库中每种物质的波峰位置权值;根据所述目标物质的波峰位置权值获得所述目标物质相对于所述选定数据库中每种物质的波形差权值;根据所述波峰位置权值和所述波形差权值,计算所述目标物质相对于所述选定数据库中每种物质的波形相似度;根据所述波形相似度确定所述目标物质。
根据本发明实施例的文物物质鉴别方法,通过获得波峰位置权值和波形差权值,即对波峰位置和波形进行加权计算来确定波形相似度,并根据波形相似度来确定目标物质,可以提高鉴别准确性,相较于需要丰富的鉴别经验以及复杂的分析算法,本发明实施例的方法,更加简单易实现。
在一些实施例中,根据所述目标物质的波峰位置值和所述选定数据库中每种物质的波峰位置值,获得所述目标物质相对于所述选定数据库中每种物质的波峰位置值的波峰位置权值,包括:计算所述目标物质的波峰位置值与所述选定数据库中物质的波峰位置值的差值的绝对值,以获得波峰位置差值;计算权重参数与所述波峰位置差值的商,以获得所述波峰位置权值。
在一些实施例中,根据所述目标物质的波峰值和所述选定数据库中每种物质的波峰值,获得所述目标物质相对于所述选定数据库中每种物质的波形差权值,包括:计算所述目标物质的波峰值与所述选定数据库中物质的波峰值的差值的绝对值,以获得波峰差值;获得所述选定数据库中物质的波形面积、所述目标物质的波形面积、波峰差值面积;计算所述选定数据库中物质的波形面积与所述波峰差值面积的差值,以获得波形相对面积;计算所述目标物质的波形面积与所述波形相对面积的差值的绝对值,以获得波形面积差值;计算权重参数与所述波形面积差值的商,以获得所述波形差权值。
在一些实施例中,鉴别根据所述波峰位置权值和所述波形差权值,计算所述目标物质相对于所述选定数据库中每种物质的波形相似度,包括:计算所述波峰位置权值与所述波形差权值之和,以获得所述目标物质相对于所述选定数据库中每种物质的所述波形相似度。
在一些实施例中,鉴别根据所述波形相似度确定所述目标物质的成分,包括:将所述目标物质相对于所述选定数据库中每种物质的波形相似度按照从高到低进行排序;将所述波形相似度排序最前的、对应所述选定数据库中的物质确定为所述目标物质。
在一些实施例中,所述的物质鉴别方法还包括以下至少一项:响应于数据库编辑指令,对数据库信息进行编辑;响应于物质编辑指令,对所述数据库中包括的物质信息进行编辑;响应于设置指令,对鉴别参数进行设置;响应于物质查找指令,根据输入的物质识别信息在所述选定数据库中进行查找,并输出查找结果。
在一些实施例中,鉴别所述选定数据库包括一个或多个,所述选定数据库包括拉曼光谱数据库、红外光谱数据库、能谱数据库中的至少一种。
为了解决上述问题,本发明第二方面实施例的文物物质鉴别装置,包括:至少一个处理器;以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行时,使所述至少一个处理器执行所述的物质鉴别方法。
在一些实施例中,所述的物质鉴别装置还包括以下中的至少一个:人机交互模块,与所述处理器相连,用于接收用户指令以及提供交互信息;加密模块,用于对所述存储器存储的指令进行加密保护。
在一些实施例中,所述人机交互模块包括:数据库单元,与所述处理器相连,用于接收数据库编辑指令;物质单元,与所述处理器相连,用于接收物质编辑指令、查找指令和鉴别指令。
为了解决上述问题,本发明第三方面实施例的计算机可读存储介质,存储有计算机可执行指令,所述计算机可执行指令设置为执行所述的文物物质鉴别方法。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明,这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定,附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件,附图不构成比例限制,并且其中:
图1是根据本发明的一个实施例的人机交互界面提供信息的示意图;
图2是根据本发明的一个实施例的人机交互界面提供信息的示意图;
图3是根据本发明的一个实施例的文物物质鉴别方法的流程图;
图4是根据本发明的一个实施例的文物物质鉴别装置的框图;
图5是根据本发明的一个实施例的文物物质鉴别装置的框图;
图6是根据本发明的一个实施例的文物物质鉴别装置的框图;
图7是根据本发明的一个实施例的文物物质鉴别装置的框图。
附图标记:
物质鉴别装置100;
处理器110、存储器120、通信接口130、总线140、人机交互模块150、加密模块160;
数据库单元151、物质单元152。
具体实施方式
为了能够更加详尽地了解本发明实施例的特点与技术内容,下面结合附图对本发明实施例的实现进行详细阐述,所附附图仅供参考说明之用,并非用来限定本发明实施例。在以下的技术描述中,为方便解释起见,通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而,在没有这些细节的情况下,一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下,为简化附图,熟知的结构和装置可以简化展示。
下面参考附图描述本发明第一方面实施例的文物物质鉴别方法,该方法可以通过对波形相似度进行比较,将最接近目标物质波形相似度的物质确定为目标物质,鉴别结果准确度更精准可靠。
在本发明实施例中,文物物质鉴别装置存储有数据库,以用于目标物质的波形比较,下面对数据库和数据库中的相关信息、以及物质鉴别前的设定信息进行说明。
在本发明实施例中,文物物质鉴别装置可以是存储有采用本发明实施例方法的物质鉴别程序的终端例如计算机、平板电脑或者智能手机等。
在一些实施例中,可以建立波形数据库,并将波形数据库存储在物质鉴别装置中。具体地,物质鉴别装置可以提供人机交互模块,人机交互模块提供数据库单元,用户可以通过数据库单元输入数据库编辑指令,物质鉴别装置接收到数据编辑指令,对数据库信息进行编辑。在一个实施例中,以拉曼光谱为例,如图1所示是根据本发明的一个实施例的人机交互界面提供内容的示意图,建立数据库结构,可以选用复制免安装的数据库。对数据库信息进行编辑可以包括建立新数据库或者导入数据库或者修改数据库,其中,建立新数据库可以定义数据库的名字、输入该数据库类型的各种物质的波形数据、保存对应的物质名称,如图1所示,对于该数据库的物质可以同时显示对应的波形。其中,对于导入数据库,可以导入一个已有的数据库文件到该物质鉴别软件文件包中,数据库文件可以支持TXT、EXCEL数据格式,如图1所示,导入新物质赭石的数据文件。其中,修改数据库可以包括重命名、删除等。
在一些实施例中,如图1所示,物质鉴别装置的人机交互模块还可以设置物质单元和图谱区域说明单元、以及提供了设置信息等,用户可以通过物质单元输入物质编辑指令,物质鉴别装置接收到物质编辑指令,对数据库中包括的物质信息进行编辑,对物质信息进行编辑可以包括添加、删除等。其中,对于物质的添加,可以添加一种物质的光谱数据,格式可以包括TXT或者excel表格格式,同时可以添加物质的测试条件信息和描述信息,并将光谱数据与物质名称对应存储。如图2所示,以拉曼光谱为例,用户还可以通过物质单元来查找物质和输入物质鉴别指令。在本发明实施例中,指定数据库可以包括一个或多个,用户可以选定数据库,例如在物质鉴别或添加或查找时,可以通过数据库后下拉框的形式选择单个数据库,或者,在物质鉴别或查找时,通过设置的“多库”触发单元,选择多个数据库,即可以将目标物质的不同类型的波形数据与对应的数据库的波形数据采用本发明实施例的方法进行鉴别。其中,对于物质查找,可以通过物质名称进行查找,或者通过物质的分子式或者标准号进行查找,更加精准。物质鉴别装置响应于物质查找指令,根据输入的物质识别信息在选定数据库中进行查找,并输出查找结果,查找结果可以按照相关性排序。
在一些实施例中,还可以对鉴别物质时的一些参数进行设置,例如,物质鉴别装置通过人机交互模块接收用户的设置指令,响应于设置指令,对鉴别参数进行设置。举例说明,可以设置谱图中是否显示波形信息例如波峰位置坐标、波峰峰值等主峰数据,也可以设置谱图里显示主峰数据的个数以及最多支持显示的数量。
图3是根据本发明的一个实施例的文物物质鉴别方法的流程图,如图3所示,本发明实施例的文物物质鉴别方法包括步骤S1、步骤S2、步骤S3、步骤S4、步骤S5和步骤S6。
步骤S1,导入目标物质的波形数据。
在实施例中,物质鉴别装置可以与波形数据采集装置连接,将目标物质放置在波形数据采集装置的检测区域,波形数据采集装置采集目标物质的波形数据后,将波形数据传输至物质鉴别装置,物质鉴别装置获得目标物质的波形数据、以实现在线鉴别。或者,在采集目标物质的波形数据后将波形数据保存在存储介质中,进而将保存的波形数据复制给物质鉴别装置,以实现离线鉴别。
步骤S2,响应于鉴别指令,提取波形数据中目标物质的波峰位置值和波峰值,获取选定数据库中每种物质的波峰位置值和波峰值。
例如,用户可以通过物质鉴别装置的人机交互模块输入数据库选择指令,以选定物质鉴别进行波形比较的数据库,选择的数据库可以是一个或多个、可以是相同类型的数据库也可以是不同类型的数据库,在一些实施例中,选定数据库可以包括拉曼光谱数据库、红外光谱数据库和能谱数据库中的至少一种,即本发明实施例的方法可以进行多光谱鉴别。
具体地,在进行物质鉴别时,物质鉴别装置可以提供物质鉴别的人机交互界面,在获得目标物质的波形数据后,用户可以通过人机交互界面如图2所示或其他输入装置输入鉴别指令,物质鉴别装置接收到鉴别指令后,通过波形的坐标信息识别目标物质的波峰位置和波峰高度,以获得波峰位置值和波峰值,例如,将目标物质的波峰位置值设为X1,选定数据库中每种物质的波峰位置值设为X2。
步骤S3,根据目标物质的波峰位置值和选定数据库中每种物质的波峰位置值,获得目标物质相对于选定数据库中每种物质的波峰位置权值。
具体地,计算目标物质的波峰位置值与选定数据库中物质的波峰位置值的差值的绝对值,以获得波峰位置差值。例如,波峰位置差值设为X',则X'=|X1-X2|。计算权重参数与波峰位置差值的商,以获得波峰位置权值。例如,权重参数设为100,波峰位置权值设为X,则X=100/X。据此,获得目标物质相对于选定数据库中每种物质的波峰位置权值。
步骤S4,根据目标物质的波峰值和选定数据库中每种物质的波峰值,获得目标物质相对于选定数据库中每种物质的波形差权值。
具体地,计算目标物质的波峰值与选定数据库中物质的波峰值的差值的绝对值,以获得波峰差值。例如,波峰差值设为Y',目标物质的波峰值设为Y1,选定数据库中物质的波峰值设为Y2,则Y'=|Y1-Y2|。
获得选定数据库中物质的波形面积、目标物质的波形面积、波峰差值面积。具体地,可以根据波形的坐标数据以及波形面积积分算法来计算选定数据中物质的波形面积和目标物质的波形面积,或者将选定数据库中物质的波形面积计算后存储在物质鉴别装置中,在物质鉴别时直接提取对应面积值即可,以及可以根据坐标数据和积分算法来获得目标物质的峰值的波形包络的面积以及选定数据库中物质的峰值波形包络的面积,两者的差值获得波形差值面积。例如,目标物质的波形面积设为S1、选定数据库中物质的波形面积设为S2以及波峰差值面积设为S'。
计算选定数据库中物质的波形面积与波峰差值面积的差值,以获得波形相对面积。例如,波形相对面积设为S+,则S+=S2-S'。计算目标物质的波形面积与波形相对面积的差值的绝对值,以获得波形面积差值。例如,波形面积差值设为Sq,则Sq=|S1-S+|。计算权重参数与波形面积差值的商,以获得波形差权值。例如,波形差权值设为S,权重参数设为100,则S=100/Sq。
步骤S5,根据波峰位置权值和波形差权值,计算目标物质相对于选定数据库中每种物质的波形相似度。
具体地,计算波峰位置权值与波形差权值之和,以获得目标物质相对于选定数据库中每种物质的波形相似度。例如,波形相似度设为P,则P=X+S。据此,获得目标物质相对于选定数据库中每种物质的波形相似度。
步骤S6,根据波形相似度确定目标物质。
具体地,将目标物质相对于选定数据库中每种物质的波形相似度按照从高到低进行排序,将波形相似度排序最前的、对应选定数据库中的物质确定为目标物质。其中,在实施例中,可以设置鉴别算法的容差值,在鉴别物质时,在该容差值范围内,即认为是准确的,由于测试环境的差别,会存在一定的偏差,在容忍范围内即可。
例如,选定数据库中包括5中物质,分别计算出选定数据库中每种物质与目标物质的波形相似度分别为P1、P2、P3、P4、P5,将这5个波形相似度按照由高到低排序例如P2>P4>P1>P5>P3,则P2对应的物质与目标物质最为相近,即认为目标物质即为该物质。
在一些实施例中,本发明实施例的方法还可以包括数据保密,例如,可以采用不可逆的数据加密算法,或者,采用加密锁的加密方式,确保数据安全。
根据本发明实施例的文物物质鉴定方法,通过获得波峰位置权值和波形差权值,即对波峰位置和波形进行加权计算来确定波形相似度,并根据波形相似度来确定目标物质,可以提高鉴别准确性,相较于需要丰富的鉴别经验以及复杂的分析算法,本发明实施例的方法,更加简单易实现。以及,本发明实施例的鉴别方法,可以基于多波形数据对物质进行鉴别,进一步提高鉴别准确性。本发明实施例的物质鉴别方法,可以更加简单快速地鉴别物质类型和成分,进而可以为一些文物的鉴定提供数据支持。
下面参照附图描述根据本发明第二方面实施例的文物物质鉴别装置。
图4是根据本发明的一个实施例的文物物质鉴别装置的框图。如图4所示,本发明实施例的物质鉴别装置100包括至少一个处理器110和与至少一个处理器110通信连接的存储器120。其中,存储器120存储有可被该至少一个处理器110执行的指令,指令被至少一个处理器110执行时,使至少一个处理器110执行上面实施例的物质鉴别方法。
在一些实施例中,物质鉴别装置100可以包括存储有采用上面实施例的物质鉴别方法的软件程序的终端例如计算机、平板电脑、智能手机等。
以一个处理器110和存储器120为例,图5为根据本发明的一个实施例的物质鉴别装置的框图,还可以包括通信接口130和总线140。其中,处理器110、存储器120、通信接口130可以通过总线140完成相互间的通信。通信接口130可以用于信息传输。处理器110可以调用存储器120中的逻辑指令,以执行上述实施例的物质鉴别方法。
此外,上述的存储器120中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
存储器120作为一种计算机可读存储介质,可用于存储软件程序、计算机可执行程序,如本发明实施例中的方法对应的程序指令/模块。处理器110通过运行存储在存储器120中的软件程序、指令以及模块,从而执行功能应用以及数据处理,即实现上面实施例的物质鉴别方法。
存储器120可包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序;存储数据区可存储根据终端设备的使用所创建的数据等。此外,存储器120可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器。
在一些实施例中,如图6所示,本发明实施例的物质鉴别装置100还至少包括人机交互模块150和加密模块160中的一个。
其中,人机交互模块150与处理器110相连,用于接收用户指令以及提供交互信息。用户通过人机交互模块150可以输入数据库编辑指令、物质编辑指令、查找指令以及设置指令等。在一些实施例中,如图7所示,人机交互模块150可以提供数据库单元151和物质单元152,具体操作界面可以参照图2所示,数据库单元151与处理器110相连,用于接收数据库编辑指令,处理器110响应于数据库编辑指令,对数据库信息进行编辑,例如,对数据库进行新建、重命名、删除以及导入已有数据库等操作。物质单元152与处理器110相连,用于接收物质编辑指令、查找指令和鉴别指令。其中,处理器110响应于物质编辑指令可以对物质信息进行编辑例如添加、删除等,接收到查找指令可以在选定数据库中查找物质信息,在接收到鉴别指令时,执行上面实施例的物质鉴别方法,以识别目标物质,从而可以获得物质成分,为具有该物质的文物鉴定提供数据支持。
其中,加密模块160用于对存储器120存储的数据进行加密保护。例如,可以采用不可逆的数据加密算法,确保数据安全。或者,采用加密锁的加密方式。
以加密锁加密为例,可以下载Virbox,Virbox用户工具运用在用户端的可视化工具,通过Virbox用户工具可查看许可信息具有软件保护、许可管理的功能,结合Virbox,可以实现对物质鉴别装置100中存储的物质鉴定方法的软件和鉴定数据进行加密保护,确保数据安全。
本发明第三方面实施例的计算机可读存储介质,存储有计算机可执行指令,该计算机可执行指令设置为执行上面实施例的文物物质鉴别的方法。
上述的计算机可读存储介质可以是暂态计算机可读存储介质,也可以是非暂态计算机可读存储介质。
本发明实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括一个或多个指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质可以是非暂态存储介质,包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等多种可以存储程序代码的介质,也可以是暂态存储介质。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种文物物质鉴别方法,其特征在于,包括:
导入目标物质的波形数据;
响应于鉴别指令,提取所述波形数据中所述目标物质的波峰位置值和波峰值;
获取选定数据库中每种物质的波峰位置值和波峰值,其中,所述选定数据库为能谱数据库;
根据所述目标物质的波峰位置值和所述选定数据库中每种物质的波峰位置值,获得所述目标物质相对于所述选定数据库中每种物质的波峰位置权值;
根据所述目标物质的波峰值和所述选定数据库中每种物质的波峰值,获得所述目标物质相对于所述选定数据库中每种物质的波形差权值;
根据所述波峰位置权值和所述波形差权值,计算所述目标物质相对于所述选定数据库中每种物质的波形相似度;
根据所述波形相似度确定所述目标物质;
其中,根据所述目标物质的波峰位置值和所述选定数据库中每种物质的波峰位置值,获得所述目标物质相对于所述选定数据库中每种物质的波峰位置值的波峰位置权值,包括:
计算所述目标物质的波峰位置值与所述选定数据库中物质的波峰位置值的差值的绝对值,以获得波峰位置差值;
计算权重参数与所述波峰位置差值的商,以获得所述波峰位置权值,其中,所述权重参数为常数;
其中,根据所述目标物质的波峰值和所述选定数据库中每种物质的波峰值,获得所述目标物质相对于所述选定数据库中每种物质的波形差权值,包括:
计算所述目标物质的波峰值与所述选定数据库中物质的波峰值的差值的绝对值,以获得波峰差值;
获得所述选定数据库中物质的波形面积、所述目标物质的波形面积、波峰差值面积;
计算所述选定数据库中物质的波形面积与所述波峰差值面积的差值,以获得波形相对面积;
计算所述目标物质的波形面积与所述波形相对面积的差值的绝对值,以获得波形面积差值;
计算权重参数与所述波形面积差值的商,以获得所述波形差权值,其中,所述权重参数为常数;
其中,根据所述波峰位置权值和所述波形差权值,计算所述目标物质相对于所述选定数据库中每种物质的波形相似度,包括:
计算所述波峰位置权值与所述波形差权值之和,以获得所述目标物质相对于所述选定数据库中每种物质的所述波形相似度。
2.根据权利要求1所述的文物物质鉴别方法,其特征在于,根据所述波形相似度确定所述目标物质的成分,包括:
将所述目标物质相对于所述选定数据库中每种物质的波形相似度按照从高到低进行排序;
将所述波形相似度排序最前的、对应所述选定数据库中的物质确定为所述目标物质。
3.根据权利要求1所述的文物物质鉴别方法,其特征在于,所述文物物质鉴别方法还包括以下至少一项:
响应于数据库编辑指令,对数据库信息进行编辑;
响应于物质编辑指令,对所述数据库中包括的物质信息进行编辑;
响应于设置指令,对鉴别参数进行设置;
响应于物质查找指令,根据输入的物质识别信息在所述选定数据库中进行查找,并输出查找结果。
4.一种文物物质鉴别装置,其特征在于,包括:
至少一个处理器;以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行时,使所述至少一个处理器执行权利要求1-3任一项所述的文物物质鉴别方法。
5.根据权利要求4所述的文物物质鉴别装置,其特征在于,还包括以下中的至少一个:
人机交互模块,与所述处理器相连,用于接收用户指令以及提供交互信息;
加密模块,用于对所述存储器存储的数据进行加密保护。
6.根据权利要求5所述的文物物质鉴别装置,其特征在于,所述人机交互模块包括:
数据库单元,与所述处理器相连,用于接收数据库编辑指令;
物质单元,与所述处理器相连,用于接收物质编辑指令、查找指令和鉴别指令。
7.一种计算机可读存储介质,其特征在于,存储有计算机可执行指令,所述计算机可执行指令设置为执行如权利要求1-3任一项所述的文物物质鉴别方法。
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