AG-Treffen 2021/07/14

Aus AG3D
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Werkstattbericht Marleen Mohaupt (Anthroworks3D)

Video

Probleme der Skelettuntersuchung

  • Skelette müssen transportiert und analysiert werden
    • Beschädigungen können durch die vielfache Bewegung auftreten
  • Sammlungen stehen nicht dauerhaft zur verfügung, sondern werden teils wieder beigesetzt
    • Die wissenschaftlich adäquate Erhaltung ist ein Motivator der Digitalisierung
  • = Anstöße zur Entwicklung des Prototypen einer Photogrammetrie-Pipeline

Kooperationen mit verschiedenen Hochschulsammlungen

  • Göttingen: Rödelheim Skeletal Collection
  • interessant insbesondere wegen des jungen Alters der Individuen
  • Sie sollten 2020 beigesetzt werden
  • Frage nach Digitalisierung für Erhalt kam auf
  • Untersuchungen zu den Skeletten laufen noch
  • Mittweida: Aufgabe: Digitalisieren & nutzbar machen
  • D.h.: Annotieren, Messen, Austauschen
  • Prototyp soll zurück nach Göttingen, um Untersuchungen am digitalen 3D Objekt durchzuführen

Lösungskonzept

  • Digitalisierung -> Modell wird erstellt -> daran kann/soll weiter geforscht werden
  • Realvermessungen finden auch statt und sollen künftig auch integriert werden
  • bestehende & laufende Untersuchungen sollen integriert werden

Fach- und Forschungsstand

  • Photogrammetriemodelle können für einen wissenschaftlichen Anspruch erstellt werden
  • 3D4Medical -> Blick in den Menschen -> Anatomie erlebbar machen
  • Frage: Wie kann man die beiden Aspekte verknüpfen?
  • Digitalisierung auf einem hohen Niveau, um Untersuchungen für die Wissenschaft zu ermöglichen

Ziele

  • 3D-Echtzeitrendering (Methoden aus dem Game-Development)
  • Kooperation mit der Medieninformatik
    • In dieser Zusammenarbeit entstand der Prototyp
  • Kosteneffizienz: Bestehende Soft- / Hardware nutzen, Softboxen mussten gekauft werden
  • Austauschbarkeit: Auch interdisziplinär, andere Objekte sollen ebenfalls davon Nutzen tragen
  • Qualität: wissenschaftliche Nutzung / Auswertung
  • UX / UI: breite Nutzbarkeit
  • Untersuchungen: Digitale Untersuchungen sollen mit physischen mithalten können

Pipeline

  • Stationen
    • Fundstück - Fotografien erstellen - 3D-Modell erstellen- Modell optimieren
  • Teilautomatisierung des Prozesses ist bereits erreicht, Ziel ist eine Komplettautomatisierung
  • Dauer ca. 8 Min

Equipment

  • Drehteller
  • 3 Kameras
  • 2 Softboxen
  • Spezielle Glastische mit entspiegeltem Glas (Knochen können so auch von unten aufgenommen werden)

Nutzung von Referenz mit CCTags

  • mehrere Objekte können gleichzeitig Digitalisiert werden / im Zusammenhang digitalisiert werden
  • 0.045 mm Abweichung von physischen Messungen

Pipeline in Meshroom

  • Pipeline kann selbst zusammengestellt werden
  • Pipeline kann für alle Knochen gleich ablaufen

Retopology mit Meshlab

  • Vergleiche von Modellen sind disziplinär notwendig
  • Anzahl der Polygone muss je nach Nutzen angepasst werden
  • Echtzeitvergleiche sind für die Anthropologie notwendig
  • 50.000 Polygone für ein Modell als Vorgabe festgelegt
  • Abweichung liegt bisher bei 0.01%, es stehen allerdings noch weitere Tests an

3D-Rekonstruktionsergebnisse

  • zeigt den ersten digitalisierten Knochen (mit Knetresten eines Stabiliserungsversuchs)
  • Pathologien werden mit dargestellt

Anwendung des Prototypen

  • Nutzung von unity, programmiert in C#

[Zeigt Demonstrationsvideo der Anwendung]

Annotationen

  • Punkte werden am Objekt gesetzt
  • Linienmarkierung wird am Objekt, nicht im Raum gemacht, Fläche kann auch gezeigt werden, um bestimmte Teile des Objektes hervorzuheben

Messung

  • Messungen geschehen von Punkt zu Punkt
  • Können geändert und/oder Annotiert werden
  • Umfangsmessungen sind möglich
  • Winkelmessung
  • Weitere Messverfahren sind in der Entwicklung

Evaluation

  • Evaluationen von 7 Anthropolog:innen verschiedener Wissensstände
  • Welche Unterschiede entstehen bei den Messungen? Wie ist die UX?
  • Getestet mit Anthropolog:innen und Medieninformatik Studierenden
  • Grafik: Man sollte im rechten Bereich sein
  • Ergebnis: Der Prototyp kann eingesetzt werden

Messzuverlässigkeit

  • Ersetzt die Arbeit am Realknochen nicht, dennoch gute Lösung

Schwierigkeiten

  • Ausrichtung / Kameraposition
  • Auflösung
  • Schwierige Einschätzung der Distanz
  • Fehlender Tastsinn

Anwendungsfelder

  • dauerhafte Verfügbarkeit
  • Bestandsschutz
  • Messungen können schnell durchgeführt werden
  • Vergleichspopulationen können international verglichen werden
  • Austausch ist gegeben

Vision für die Zukunft

  • Falldatenbank
  • -> verschiedene Kurator:innen & Forschungsgruppen sollen das Tool nutzen
  • -> Vernetzung / Austausch
  • Integration von weiteren Daten (CT, Endoskopie)
  • Integration von physischen Untersuchungen

Ausblick

  • ForensicWorks3D
  • zeigt Dose mit Fingerabdrücken: Spuren können verglichen werden
  • -> xWorks3D: Anwendung ist auf verschiedene Objekte anwendbar

Diskussion

Messung

  • Patrick: Messungen am Realobjekt / Meinst du die Messung ist gut genug, um nur digital zu messen?
  • Marleen: Physische Messung wurde genutzt, um Skalierungsproblemen vorzubeugen, keine Kalibrierung wurde gemacht
    • Physische Messungen werden nicht ersetzt werden können, digitale Messungen sind eher als Zusatz zu verstehen, um auch im Nachgang weiter an dem Objekt zu arbeiten
    • Beispiel: Forensik: Stichwunde wird im 2D Bild nicht gezeigt, 3D kann besser dreidimensionale Relationen deutlich machen
  • Patrick: Annotationen, wo werden diese gespeichert und wie?
  • Marleen: Nutzen JSON Format, um die Annotationen & Metadaten abzuspeichern

Weitergabe von Daten

  • Zoe: Background: sie kommt aus zwei unterschiedlichen Kontexte, u.a. Uni Köln Kompakkt. Kann man mit den heute vorgestellten Daten arbeiten?
  • Marleen: Modelle dürfen wir nicht weitergeben. Sammlung gehört Göttingen. Austausch ist möglich, aber nicht alles kann weitergegeben werden.
    • Verweis auf Rechtsmedizin -> Zugriffsrechte

Polygonreduktion & Standards

  • Zoe: Polygonreduktion automatisiert über Blender
    • Annotationen bei Kompakkt möglich (wie in einem GoogleDoc)
    • Basiert das Datenmodell auf Standards?
  • Marleen: Datenmodell wurde selbst ausgelotet, in stetiger Absprache mit der Anthropologie (Hinsichtlich einer Ontologie)
  • Zoe: NFDI4Culture: Standards entwickeln für Annotationsformate
    • mit vorhandenen Formaten arbeiten, das Rad nicht neu erfinden
    • UX: Unterschiede je nach Zielgruppe
    • sieht großes Potenzial hinsichtlich NFDI4Culture (Vernetzung)
  • Maria: Taskforce Zoe & Marleen zu Annotationsstandards?
  • Anmerkung von Maria zur Präsentation: Bei Gyrolog wurde auch mit Knete gearbeitet, um Realteile zu fixieren, Improvisation gehört dazu

Nutzung & Austausch

  • Maria: Gibt es einen globalen Austausch?
    • Gibt es auch andere Formate als OBJ in dem Bereich?
  • Marleen: Austauschformat: Serialisierung bei JSON
    • Modelle: OBJ und PNG
    • Aktuell ist es lokal, die mitgegeben werden kann, Austauschformat kann dann geschickt werden (kleine Austauschbarkeit)
    • Datenbank ist in Entwicklung, weitere Entwicklung steht bevor
    • Wichtiger Punkt: Rechtevergabe
    • Automatisierung: Aktuell Teilautomatisierung:
    • Bilder werden in einen Bereich geschoben, Pipeline wird dadurch ausgelöst
    • Meshroom läuft diese Pipeline durch
    • Ziel ist: Knochen muss nicht mehr speziell ausgerichtet werden
    • Priorität aktuell: Informationssystem
  • Maria: Ideen zur Automatisierung?
  • Marleen: Andere Bilder (Beispielsweise Fliegen oder Sofas) werden bereits mit KI automatisch annotiert, wäre auch eine Möglichkeit für die Anwendung

Export der Pipeline

  • Robert: Ist die Meshroom Pipeline exportierbar?
  • Marleen: Ja
  • Marleen bietet an bei technischen Fragen auch Studierende mit in eine Sitzung einzuladen.

Offene Runde

Veranstaltung der NFDI4Culture

  • Zoe: NFDI4Culture: Veranstaltungen an den Verteiler schicken?
  • Robert: Gerne an den Verteiler.

Finanzierung

  • Maximilian: Finanzielle Themen: Vorschlag fürs Wiki: Welche Förderungen gibt es aktuell für Digitalisierungsprojekte?
  • Martin: Machen wir gerne. Teilweise auch schon hier, aber weniger konkret auf Digitalisierung bezogen: https://wissenschaftliche-sammlungen.de/de/foerdermoeglichkeiten/
  • Martin: Zwei Bereiche: Infrastruktur / Forschung
    • Automatisierung kann sehr hilfreich sein bei DFG Anträgen
    • Viele 3D Projekte sind aktuell sehr fachspezifisch, daher nicht universell anwendbar
    • Brückenantrag bei Projekten, die Infrastruktur und Forschung kombinieren (niedrige Erfolgsrate)
  • Zoe: NFDI Helpdesk: Unterstützung für Förderungsanträge
  • Martin: Sammlungsarbeit:
    • Nachhaltigkeit!
    • Sammlungsdaten sind häufig nur granular vorhanden
  • Martin: NFDI4C: Interdisziplinärer Dialog, übergeordneter Bereich muss noch entstehen
  • Zoe: Gutes Zeichen: DFG hat dazu aufgerufen, Feedback aus der Wissenschaft zu erhalten für neue Förderlinie
  • Maria: Was können wir als AG machen? Zoe leitet Informationen weiter, wir stellen sie auf die Website – weiterer konkreter Handlungsspielraum, was Infos zur Förderung betrifft?
  • Martin: Koordinierungsstelle bietet Einzelberatung an, was Antragsstellung etc. angeht. Man kann sich jederzeit an Martin direkt oder die Koordinierungsstelle wenden. https://wissenschaftliche-sammlungen.de/de

Schluss

Nächste Termine

  • 11.08. 10:00 Uhr Lose Enden
  • 22.09. 10:00 Uhr Makerspace Gießen ? -> Alissa fragt an
  • 20.10. David Kühner MUT
  • 24.11. Gyrolog(eventuell externer Termin für Gyrolog)
  • 15.12. (offen)

Ideen zu interessanten Werkstattberichten/ Themen

  • Einblick zu schneller Blenderverwendung: Florian Richter
  • Kristall2000
  • IIIF
  • NFDI4Culture
  • Automatisierung

Weitere Termine

  • 15.-17.09. Workshop Sammlungstagung: Maria & Robert 2D & 3D Digitalisierung
  • Alissa: zur Idee vom letzten Mal: gleiches Objekt digitalisieren und dann vergleichen? Idee ist interessant, was ist daraus geworden?
  • Robert: Nicht weiter geführt: Vorschlag für den August: Sammelsitzung von losen Enden?