Scannen im 21. Jahrhundert (3)

Die Scan-Vorlagen können durch neueste Entwicklungen in der Bildtechnologie nicht mehr nur zweidimensionale, sondern fast beliebige dreidimensionale Objekte umfassen. Und tatsächlich ist die neueste Version von Googles Petapixel-Timelapse von Satellitenaufnahmen über 4 Jahrzehnte der erste 4D-Scan mit unfassbarer Auflösung. Der zentrale Punkt dabei: die Datenaufbereitung und die Verknüpfung mit zusätzlichen Informationen, dies verwandelt „Scans“ in visualisierte Datenbank-„Fotos“ und -„Filme“.

CultArm3D-P

Das 1987 gegründete Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD ist die international führende Einrichtung für angewandte Forschung im Visual Computing, der bild- und modellbasierten Informatik. Informationen werden in Bilder und Bilder in Informationen verwandelt. Stichworte sind Mensch-Maschine-Interaktion, Virtual und Augmented Reality, künstliche Intelligenz, interaktive Simulation, Modellbildung sowie 3D-Druck und 3D-Scanning. Rund 180 Forscherinnen und Forscher entwickeln an den drei Standorten Darmstadt, Rostock und Kiel neue technologische Anwendungslösungen und Prototypen für die Industrie 4.0, das digitale Gesundheitswesen und die „Smart City“.

Durch die Zusammenarbeit mit den Schwester-Instituten in Graz und Singapur entfalten jene auch internationale Relevanz. Mit einem jährlichen Forschungsvolumen von 21 Mio. Euro unterstützt man durch angewandte Forschung die strategische Entwicklung von Industrie und Wirtschaft. Im Rahmen des Innovationsprojekts cultur3D, das an der Schnittstelle zwischen Geistes- und Informationswissenschaft neue Möglichkeiten zu einer seriellen Erfassung, digitalen Modellierung, Sammlung sowie Präsentation inklusive forschungsspezifischer Recherchemöglichkeiten von dreidimensionalen Kulturgütern auslotet und als standardisierte Arbeitsabläufe respektive Objektzugänge zu etablieren sucht, entstand auch der CultArm3D-P. Besonders berücksichtigt wird neben der komplexen Geometrie der Objekte die digitale Übersetzung von ursprünglichen Farbinformationen und Materialeigenschaften in ein virtuelles Modell und dessen interaktive Repräsentation.

Der CultArm3D-P ist Teil von CultLab3D, einem Projekt, das sich auf die Entwicklung innovativer 3D-Scantechnologien konzentriert, die leicht miteinander kombinierbar sind.

Sie sind für Objekte unterschiedlicher Größe konzipiert und scannen automatisch Geometrie, Textur und optische Materialeigenschaften für eine originalgetreue Reproduktion bis auf den Mikrometer. Der Anwendungsbereich umfasst Lösungen für Industrie, Bauwesen, Gesundheitswesen und Kreativwirtschaft. 3D-Daten können zur Qualitätssicherung, Rekonstruktion oder zum Reverse Engineering verwendet werden. Sie können auch die digitale Dokumentation, Präsentation und Erhaltung von Kulturgütern unterstützen. CultLab3D enthält jahrelange Erfahrung in der originalgetreuen Digitalisierung von Artefakten und gebäudeartigen Strukturen. CultLab3D ist das Forschungslabor des Kompetenzzentrums für Digitalisierung des Kulturerbes am Fraunhofer-Institut für Computergrafikforschung IGD. Um Museen die Digitalisierung ihrer Sammlungen zu vereinfachen, kooperiert man nun mit dem dänischen Kamerahersteller Phase One.

Das Ergebnis dieser Zusammenarbeit ist der Roboterarm CultArm3D. Ausgerüstet mit einer Phase-One-iXG-100-Megapixel-Kamera, den autonomen Scanalgorithmen des Fraunhofer IGD und ergänzt durch speziell entwickelte Ringlichter für eine optimale Ausleuchtung, scannt er Objekte eigenständig aus allen Winkeln ein und erstellt in kürzester Zeit detaillierte 3D-Darstellungen in hoher Qualität. Denn nur wenn die virtuellen Modelle gut genug sind, können Wissenschaftler sie nach Belieben analysieren und mit Modellen anderer Objekte vergleichen, was unter Umständen fragile Objekte im Original nur bedingt zulassen oder verkraften würden. Ein besonderes Augenmerk der Entwickler am Fraunhofer IGD lag auf Objekten mit anspruchsvollen Oberflächengeometrien, wie beispielsweise glänzende oder reflektierende Objekte aus Gold und Bronze mit komplexen Hinterschneidungen. Dabei werden sowohl bei der Systemkalibrierung (basierend auf ISO/TS 19264 und VDI/VDE 2634) als auch bei den Objekt-Metadaten und digitalen Modelldaten (basierend auf Europeana Data Model, 3D Task Force und CARARE) alle gängigen Standards …

 

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