Bahnbrechende 3D-Technologie für die Erhaltung empfindlicher transparenter Artefakte
In den letzten zehn Jahren hat sich die 3D-Technologie weiterentwickelt, ist leichter zugänglich geworden und wird in verschiedenen Bereichen angewendet, auch im kulturellen Erbe. Eine praktische Methode zum Scannen komplexer transparenter Objekte wurde jedoch noch nicht gefunden. Diese Lücke soll über Transparent3D, ein EU-finanziertes Projekt mit Unterstützung der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen, geschlossen werden. Meist wird die Oberfläche transparenter Objekte vor dem 3D-Scan besprüht. Dabei wird jedoch nicht die exakte Form der Gegenstände gescannt, und die Digitalisierung wird zeit- und kostenintensiv. Unter der Koordination der griechischen Stiftung Foundation for Research and Technology – Hellas hat das Team von Transparent3D ein benutzerfreundliches, berührungsloses Hardware- und Softwarepaket für Vermessungen entwickelt. Dieses kann eingesetzt werden, um die Vermessung komplexer transparenter Objekte zu optimieren und zu beschleunigen und gleichzeitig die Kosten zu senken. „Mit dieser innovativen und bemerkenswerten Verbesserung wird die 3D-Digitalisierung effizient genug, um die 3D-Dokumentation von Tausenden empfindlichen transparenten Kulturerbeobjekten in situ durchzuführen“, erklärt Xenophon Zabulis, Projektkoordinator bei Transparent3D.
Angewandte Technologien und Methoden
Bei dem neuen System kommen verschiedene fortschrittliche Technologien und Ansätze zum Einsatz. Alles beginnt mit einer Methode der strukturierten Lichtprojektion, bei der ein bestimmtes Muster auf die Oberfläche des Objekts projiziert wird. Dadurch entstehen Verzerrungen, die von strategisch platzierten Kameras eingefangen werden, sodass die Feinheiten der Oberfläche sichtbar werden. Über einen Drehtisch wird das Artefakt vorsichtig gedreht, um die Datenerfassung aus mehreren Blickwinkeln zu ermöglichen. Zur Visualisierung der inneren Struktur des Objekts wird die optische Kohärenztomographie eingesetzt, ein nicht-invasives Verfahren, das Ultraschall ähnelt, bei dem jedoch nur Licht verwendet wird. So entstehen Querschnittsbilder verschiedener Materialien mit hoher Auflösung. In Kombination mit Verfahren zur präzisen Kalibrierung wird durch die Kohärenztomographie die Exaktheit der Messungen sichergestellt. Bei der Datenanalyse kommt künstliche Intelligenz (KI) zum Einsatz, um die Genauigkeit und Effizienz der Digitalisierung zu erhöhen. Die umfassende und verfeinerte 3D-Modellierung komplexer transparenter Artefakte ist durch die Daten aus allen Methoden möglich. Mittels erweiterter Realität können Forschende und Kuratorinnen und Kuratoren die 3D-Modelle visualisieren und mit ihnen interagieren, um die digitalisierten Artefakte in einem virtuellen Raum zu untersuchen. „Durch diese integrierten Innovationen werden die externen und internen Aspekte der Objekte miteinander verbunden, wodurch ein beispielloses Maß an Präzision und Erhaltung zustandekommt“, so Zabulis. Petros Stavroulakis, der Forscher, der den innovativen 3D-Rekonstruktionsaufbau konzipierte, sagt: „Die gleichzeitige 3D-Rekonstruktion von Außen- und Innenflächen dünnwandiger Kulturgüter mit unserem Ansatz funktionierte auf Anhieb und viel besser als erwartet.“
Auswirkungen auf das kulturelle Erbe und darüber hinaus
Die eingerichtete Plattform wurde in einer Fallstudie in drei Kultureinrichtungen in Griechenland, Frankreich und Italien demonstriert. Laut Zabulis kann durch Transparent3D das kulturelle Erbe verändert werden, da die Erhaltung empfindlicher Artefakte durch eine zerstörungsfreie Digitalisierungsmethode verbessert wird und die Artefakte über die digitalen 3D-Modelle zugänglicher sind. Durch die Arbeit werden auch die interdisziplinäre Zusammenarbeit gestärkt, Erhaltungs- und Restaurierungsbemühungen in Museen gestützt und spannende Bildungsaktivitäten erleichtert. „Die Museen der Welt beherbergen eine erstaunliche Vielfalt an Glasobjekten, von alten Glasbläsertechniken bis hin zu kunstvollen Buntglasfenstern, die nun in all ihrer raffinierten, transparenten Pracht digital verewigt werden können.“ Die für das Projekt entwickelte Software und Hardware kann in Zukunft auch in anderen Bereichen eingesetzt werden. Dazu gehören die medizinische Bildgebung für Diagnostik, Fertigung und Qualitätskontrolle, archäologische und anthropologische Forschung, Erhaltung von Kunstobjekten, Materialwissenschaft, Denkmalpflege, Bildung und Forensik. „Durch die Anpassungsfähigkeit der Technologie können verschiedene Objekte und Materialien nicht-invasiv und detailliert analysiert werden. Dadurch ist sie ein wertvolles Instrument mit Potenzial in verschiedenen Fachgebieten, in der Forschung wie auch in der praktischen Anwendung“, ergänzt er.
Schlüsselbegriffe
Transparent3D, 3D-Modelle, 3D-Scan, künstliche Intelligenz, KI, erweiterte Realität, kulturelles Erbe
