Doctoraat voor matchen van patronen in dragers kunstwerken, mede met Zeeuwse archiefstukken

Prof. Dr. Richard Johnson is deze maand, op 11 mei 2026, aan de Vrije Universiteit Amsterdam gepromoveerd op de digitale beeldverwerking van patronen in dragers van kunstwerken. Het onderzoek van een Zeeuwse kunsthistoricus in de archieven van de Staten van Zeeland speelde een belangrijke rol bij de promotie.

Richard (Rick) Johnson noemt zichzelf ‘computationeel kunsthistoricus’. De elektrotechnisch ingenieur behaalde eerder al een doctoraat (1977, Stanford University), maar doet dat ditmaal in een totaal ander vakgebied: kunstgeschiedenis. Hij stelde zich ten doel om digitaal patronen in de dragers van kunstwerken vast te leggen, waardoor geautomatiseerde vergelijkingen mogelijk worden.

Zijn proefschrift draagt ​​de titel ‘Advances in Computational Art Connoisseurship: Digital image processing of manufactured patterns in art supports’, te vertalen als ‘Vooruitgang in computationeel kunstkennerschap: digitale beeldverwerking van fabrieksmatige patronen in dragers van kunstwerken’. (Een ‘computational’ denker benut het potentieel van digitale technologie optimaal.)

In het eerste deel van zijn promotie deed Johnson onderzoek naar canvasdoeken, die fungeren als drager van schilderijen. Hij richtte zich op Europese schilderkunst uit de vijftiende tot en met de negentiende eeuw.

In het tweede deel onderzocht hij het papier dat in Europa werd gebruikt voor kunstwerken en voor documenten, gedurende de vijftiende tot en met de zeventiende eeuw. ‘Het is een hele uitdaging om een ​​ingenieur en een kunsthistoricus met elkaar in gesprek te krijgen’, zegt hij glimlachend.

Baanbrekend

Johnson doceerde veertig jaar lang elektrotechniek aan Cornell University (Ithaca, NY). Hij houdt ervan grenzen te verleggen en heeft dat nu gedaan door twee uiteenlopende disciplines te verbinden. Daarbij maakt hij gebruik van de mogelijkheden van wetenschappelijke beeldverwerking. Hiertoe ontwierp, testte en implementeerde hij digitale beeldverwerkingstools voor het automatisch opsporen en bevestigen van overeenkomende patronen in dragers van kunstwerken.

In het onderzoek naar het schilderdoek ontwikkelden Johnson en zijn medewerkers software die de draaddichtheid van het canvas vastlegt in kleine rechthoeken die het hele schilderij bedekken. Met behulp van een numeriek gekalibreerde kleurenbalk wordt het volledige doek gevisualiseerd in een canvas-draaddichtheidskaart. Voor elk stukje doek wordt een rechthoek ingekleurd overeenkomstig de geschatte draaddichtheid. Hierdoor kan het schilderdoek van dezelfde, originele rol worden geïdentificeerd in verschillende schilderijen, bijvoorbeeld in de werken van Vincent van Gogh en, op dezelfde manier, voor paren schilderijen van Johannes Vermeer.

Het onderzoek naar papier betreft de identificatie van lijnen in het papier. Ook hier geldt hetzelfde principe: papier met exact dezelfde patronen is gebruikt in dezelfde, beperkte tijdsperiode. In dit onderzoek werden geautomatiseerde methoden gebruikt voor het vastleggen van overeenkomende patronen. Deze werden toegepast op watermerken in etsen van Rembrandt van Rijn, in zeventiende-eeuwse tekeningen van Nederlandse kunstenaars en in Zeeuwse archiefstukken.

‘Het begint allemaal met de manier waarop papier werd gemaakt’, legt Johnson uit. In de zeventiende eeuw werd papier gemaakt van textiel; van vodden die tot pulp werden vermalen. De vezels werden met een schepraam uit een waterbekken geschept. De afdruk van het raam bleef in het papier achter; dit zijn de horizontale en verticale lijnen van het papiergaas, de zogenaamde leg- en kettinglijnen. Bovendien voegde een papierfabrikant zijn merkteken toe aan het schepraam; het logo van zijn bedrijf. ‘Als twee watermerken identiek zijn, dan zijn beide papiersoorten hoogstwaarschijnlijk in een beperkte periode gemaakt en gebruikt’, zegt Johnson.

Verzamelen van watermerken

‘Niet veel kunstwerken op papier zijn gedateerd’, vervolgt hij. In dat geval kan het herkennen van een watermerk een oplossing bieden. Dit werd al in de vorige eeuw opgemerkt. Een aantal onderzoekers hield zich bezig met het verzamelen van watermerken. Voorbeelden hiervan zijn Churchill, Heawood en Briquet, die handgetekende overtrekken maakten. Deze bleken echter onbetrouwbaar, te onnauwkeurig, voor het vaststellen van de overeenkomst tussen twee watermerken.

Digitale oplossing

In 2020 begon Johnson met het ontwikkelen van een computergestuurde oplossing – een beslissingsboom – voor de identificatie van watermerken in Rembrandt-etsen, zoals gecatalogiseerd door Erik Hinterding. Vervolgens ontwikkelden Johnson en zijn medewerkers Margaret Holben Ellis (New York University, Institute of Fine Arts, Conservation Center, nu emeritus) en William A. Sethares (Elektrotechniek, University of Wisconsin-Madison, nu emeritus) software voor het coderen van kettinglijnen en kenmerken van watermerken in digitale afbeeldingen.

Deze software leidde tot software voor het computermatig creëren van uitgelijnde ‘overlays’ van twee watermerken van hetzelfde generieke type. Dit levert een video op waarmee de kijker visueel – met zekerheid – kan vaststellen of de watermerken exact overeenkomen.

De ‘overlay’-software is geschreven voor gebruik op een draagbaar apparaat waarmee watermerken kunnen worden vastgelegd, ontwikkeld door Paul Messier (voorheen verbonden aan Yale University). Dit apparaat heet WimSy (Watermark Imaging System). Het prototype is sindsdien gebruikt voor het verzamelen van afbeeldingen van watermerken in Amerikaanse en Nederlandse musea.

Het Nederlands Instituut voor Kunstgeschiedenis (RKD) in Den Haag en de Universiteit van Amsterdam (UvA) gebruiken het systeem in hun project ‘Watermerken’, dat tot doel heeft het proces van identificatie en vergelijking van watermerken te verbeteren. In het project doet de UvA onderzoek naar watermerken in Rembrandts tekeningen, terwijl het RKD een database bouwt met deze watermerken. Johnson gaf twee trainingen van een week aan de instellingen over het gebruik van de software.

Breder perspectief

Om zijn software voor patroonherkenning te testen, ging Johnson op zoek naar een grote dataset. ‘Wat nodig is, is een grote hoeveelheid gedateerde documenten om te vergelijken’, legt de professor uit. ‘En een breder perspectief is nodig. Dat betekent dat je je niet moet beperken tot het dateren van werken van één enkele kunstenaar, of slechts één categorie werken op papier.’

Al snel bleek dat één dataset een groot verschil maakte. Deze dataset bevat de resultaten van het watermerkidentificatieproject dat in 2006 en 2007 werd uitgevoerd op zeventiende-eeuwse archiefstukken uit het archief van de Staten van Zeeland.

Archief van de Staten van Zeeland

De Zeeuwse kunsthistoricus en papierdeskundige Dr. Frans Laurentius deed in 2006 en 2007 onderzoek naar watermerken in het Zeeuwse archief. Hij deed dit samen met zijn vader Theo Laurentius, ooit bekend als Rembrandt-expert in het Nederlandse televisieprogramma ‘Tussen Kunst & Kitsch’. Vader en zoon beseften dat alleen kwantitatief onderzoek in een betrouwbare bron voldoende resultaten kon opleveren voor de datering van papier.

Destijds werd die betrouwbare bron, in overleg met het Zeeuws Archief, gevonden in de zeventiende-eeuwse brieven die de Staten van Zeeland ontvingen. Het betreft een ononderbroken, lange periode waarin het gewestelijk bestuur van Zeeland gedateerde brieven uit alle hoeken van de wereld ontving. De nadruk ligt hier op Den Haag; het grootste deel van de correspondentie is afkomstig van de Staten-Generaal. De papiercirculatie in dit bestuurscentrum is zo hoog dat aangenomen mag worden dat er consequent gangbaar papier werd gebruikt.

Frans Laurentius maakte röntgenfoto’s van alle typen watermerken die hij tegenkwam in het archief. Dit werd gevolgd door onderzoek naar de verschillende papierfabrikanten en hun papiermolens. De onderzoeksresultaten, zo’n 2.000 watermerken, werden in 2007 en 2008 gepubliceerd in twee omvangrijke delen. Sindsdien maken musea in binnen- en buitenland gebruik van hun werk; in de beschrijving van een kunstwerk op papier zijn ze te herkennen aan de vermelding ‘Laurentius [nr]’.

Testen, testen, testen

Voor zijn doctoraatsonderzoek verzamelde Rick Johnson zoveel mogelijk afbeeldingen van watermerken in:

1. zeventiende-eeuwse Nederlandse tekeningen
2. Rembrandt-etsen in de catalogus ‘Rembrandt as an etcher’ van Erik Hinterding, verschenen in 2006
3. de watermerken-catalogi ‘Watermarks 1600-1650’ en ‘Watermarks 1650-1700’ van Laurentius (ingekomen brieven in het archief Staten van Zeeland), gepubliceerd in 2007 en 2008

Vervolgens gebruikte hij de patroonvergelijkingssoftware die hij en zijn collega’s hadden ontwikkeld om deze watermerken met elkaar te vergelijken. Dit bracht talrijke identieke overeenkomsten aan het licht.

Voorbeeld: Olifant Hansken

Het British Museum in Londen gebruikte bijvoorbeeld het watermerkenonderzoek in het Zeeuws Archief voor het dateren van een ongedateerde tekening van Rembrandt. Het gaat om een van de tekeningen die de kunstenaar maakte van de olifant Hansken. Het watermerk in de tekening komt overeen met dat in een archiefstuk in het Zeeuws Archief. Het watermerk ‘hoorn’ in Rembrandts werk bleek identiek aan het watermerk in een brief die de Staten-Generaal naar Zeeland stuurden. Op deze manier verschafte de brief van 4 maart 1642 (betreffende de nakoming van betalingsafspraken met de Zweedse koningin en kroon voor de oorlogsinspanningen in Duitsland) duidelijkheid over de datering van een werk van een van de grootste kunstenaars ter wereld.

Toekomst

Met behulp van de patroonvergelijkingssoftware van professor Rick Johnson, toegepast in combinatie met het WImSy-watermerkdigitaliseringssysteem, zullen watermerken in tekeningen en manuscripten in de toekomst veel sneller gedateerd kunnen worden.

Het bijeenbrengen van een grotere hoeveelheid gedateerd vergelijkingsmateriaal, bijvoorbeeld uit overheidsarchieven, zal het bereik van watermerkvergelijking verder vergroten. En dat is waar archiefinstellingen in beeld komen. Wie weet, leidt Johnsons promotieonderzoek wel tot samenwerking met meer disciplines!