AG-Treffen 2021/01/20: Geowissenschaftliche Sammlungen, Martin-Luther-Universität Halle

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Wiki & Kontakt

  • Wir dokumentieren auch vergangene Veranstaltungen, eigene wie andere
  • Welche Informationen werden wir dort sammeln?
  • Weitere inhaltliche Vorschläge / Wünsche?
  • Veranstaltungen im Kalender: Termine mit Bezug zu 3D

Mitgliederliste - Plenum Kommentare

  • Emailadressen Problem: Spam
  • über Institute sind Emailadressen auch sichtbar
  • Link zu Institution (Email) als Lösung
  • Profil: vierte Spalten mit Projektnamen, Schlagwörter mit Hintergrund
  • Verlinkung Google Spread Sheet – 1:1 übernehmen oder als PDF → nur eine Stelle ist gewünscht, allerdings erfüllen beide Listen unterschiedliche Zwecke
  • Was ist sichtbar: vielleicht Liste nur für Mitglieder sichtbar?

Sammlung von Veranstaltungen

  • Beschränkung auf deutschsprachige Veranstaltungen?
  • Können alle interessanten Veranstaltungen eintragen
  • Zumeist: Deutsch und Englisch

Einstellung 3D-Objekte in Wiki

  • Media-Wiki PlugIn (eventuell eigenes entwickeln)
  • Hat jemand schon einmal damit gearbeitet? → Gerne Kontakt mit Martin
  • Weitere Informationen in der nächsten Sitzung

Allgemeines – offene Runde

  • Ilja: Ankündigung - Juni in Freiberg - Workshop Digitalisierung in den Geowissenschaften, 09.-11. Juni 2021


Werkstattbericht: Maximilian Albrecht

Video und Folien

  • Der Werkstattbericht wurde aufgezeichnet und steht als Video zur Verfügung:

Zur Person & zum Projekt

  • Sammlungsverwalter der Geowissenschaftlichen Sammlungen, Martin-Luther-Universität Halle
  • Projekt gestartet von Dr. Norbert Hauschke und Prof. Dr. Wolfgang Gossel mit Lars Schimpf und Silvia Isaak
  • Nutzen: keine rein wissenschaftlichen Objekte, eher soll ein Katalogcharakter bedient werden

Verfahren: Laserscan

  • Erster Laserscanner: Eigenbau + teils eigene Software von Lars Schimpf
  • Problem:Textur

Vorgehensweise

  • einzelne Scans wurden per Hand zusammengesetzt / Textur drüber gelegt
  • Meshlab: Formatumwandlung (.obj nach .u3d) zur Verwendung als PDF
  • Problem: Objekt wurde hierbei in Polygone „aufgelöst”

Beleuchtung

  • keine Schatten sollten geworfen werden, da die Textur sonst fleckig werden kann

Zeitaufwand

  • damals: ca. 2 Tage (inklusive Erstellung von PDF mit Messfunktion)
  • Zeitaufwand problematisch
  • neue Technik / schnellere Verarbeitungszeit wurde gesucht
  • Photogrammetrie wurde als Lösung angegangen

Verfahren: Photogrammetrie

  • 2016 eingeführt
  • anwendbar für mittelgroße Objekte

Drehtisch

  • low - no budget
  • selbstgebaut aus Drehstuhl + Holzplatte
  • alle 10° eine Markierung für Aufnahmen
  • manuell zu nutzen
  • musste mehrfach modifiziert werden
  • erst: mattschwarz lackiert, durch Erfahrungswerte inzwischen mit reflektionsarmem blauen Stoff bezogen (Bluescreen)

Vorgehensweise

  • Ober & Unterseite wurden digitalisiert
  • Problem: Ober- & Unterseite konnten mit Agisoft schlecht zusammengesetzt werden – besonders bei flachen Objekten → Erfassung von Kanten bei flachen Objekten problematisch

Hintergrund

  • Versuch mit Stoff einheitlichen Hintergrund zu generieren
    • Problem: Faltenwurf / unebene Flächen

→ Hintergrund musste manuell ausgeschnitten werden (bis zu 140 Bilder)

  • Blue-/ Greenscreen
    • Problem: Farbigkeit des Hintergrundes kann auf Objekt übertragen werden
    • Greenscreen: starke Farbabgabe an das Objekt
    • Bluescreen nur leichte Farbabgabe an das Objekt

Objektbasierte Probleme

Hohlräume

  • Je nach Hohlraumgröße gestaltet sich die Erfassung als schwierig
  • Kamera ist zu groß für nähere Aufnahmen bei schmalen Hohlräumen
  • Welche Lösungen kann es hier geben? (→ Diskussion im Plenum)

Dunkle (reflektierende) Oberflächen

  • sowohl für Laserscan als auch für Photogrammetrie herausfordernd
  • Lösung: Mit Spray (Cyclododecan) erst das Objekt aufnehmen, dann Textur darüber gelegt
    • Problem: mögliche konservatorische Hindernisse
  • Sehr große Objekte
  • Große Datenmengen → können hinsichtlich des Zeitaufwandes im Zusammenhang mit der erforderlichen Rechenleistung problematisch sein

Beispiel für den Digitalisierungsprozess eines großen Objektes

  • Zum Objekt
  • Realobjekt: 4 m x 1,5 m
  • Keine Möglichkeit des An-/Abhebens des Objektes
  • Relief wurde dreidimensional erfasst

Vorgehensweise

  • 24 Megapixel Kamera
  • Aufnahmen aus der Höhe von einem Baugerüst aus
  • Objekt wurde in Abschnitte aufgeteilt, welche aus bestimmten Winkeln fotografiert wurden
  • anschließend wurden die Aufnahmen zusammengeführt

Effizienz-Entscheidungen

  • Wahl der niedrigsten Qualitätsstufe im Programm (trotz hochauflösender Bilder)
  • Zeit: 2 Tage für die Verarbeitung der Daten
  • mit mittlerer Qualitätsstufe hätte der Prozess einen Monat gedauert
  • Problem: Rechenleistung!

Verfahren / Equipment: HP Sprout GP 2

Vorteil Capture Methode

  • Objekt kann per Hand bewegt werden (haltend)
  • Echtzeiterfassung (Wiedergabe auf dem Monitor)
  • Problem: Finger kann mit digitalisiert werden
  • Anschließend wird die Textur darüber gelegt
  • Zeit: insgesamt ca. 10-15 Minuten bis zur Fertigstellung des digitalen 3D-Modells

Photogrammetrie vs. Capture

  • Photogrammetrie: detailreicher
  • Capture: nicht für wissenschaftliche Objekte und auch nicht für kataloghafte Darstellung nutzbar, weil extrem abgerundet & detailarm
  • Durch Umwandeln mit Meshlab: auch hier Probleme mit Triangeln/ Polygonen in der Darstellung im PDF

Capture als Streifenlichtscan

  • ähnlich dem 3D-Laserscan:
  • Problem: Testversion nicht speicherbar
  • richtige Version: Kostenpunkt 5000 Euro
  • Capture zeigt rötliche Verfärbung

Workflow & Nutzen

  • Zeit: 1-2h Arbeitszeit bei der Erstellung des Modells
  • Nutzen: keine rein wissenschaftlichen Objekte, eher Katalogcharakter
  • Möglichkeiten: Größe wird bestimmt, Maßstab im PDF angezeigt

Diskussion

Hohlräume

  • Maik: Vorschlag: Kombination von Scantechniken
    • Vorschlag: Artec Spider
    • Maximilian: Softwareproblem bei Kombination von Scanverfahren
  • Idee: Endoskop
    • Problem: zwei verschiedene Kameras
    • verschiedene Auflösungen
    • Anschaffung
    • Maria: Endoskop für Hohlräume als Erweiterung der Photogrammetrie gut möglich - im Gyrolog-Projekt ausprobiert, einige Probleme und praktische Lösungen

HP Sprout

  • Maik: zwei Scanmethoden sind möglich
    • Software Scan 5 (inzwischen) Vollversion mit Speichern
    • Maximilian: Im Projekt wird jetzt vorrangig Photogrammetrie genutzt

Hilfsmittel Ausrichtung

  • Patrick: Welche Hilfsmittel zur genauen Ausrichtung des manuellen Drehtischs und des Stativs wurden genutzt?
  • Maximilian: Winkelmesser am Stativ anbaubar
    • Markierungen an den genauen Stellen
    • Kamerakippwinkel & Höhe wurden markiert
    • Gegengewichte kann man sich bauen lassen/ selbst bauen
    • Werkzeuge müssen teils angepasst gebaut werden, um den Workflow zu präzisieren

Agisoft Skalen

  • Ilja: Nutzung von Skalen von Agisoft?
  • Maximilian:
    • Maßstäbe erfolgen erst bei der Erstellung des PDFs
    • Messeinheiten am echten Objekt werden auf 3D-Modell übertragen
    • es wird manuell nachskaliert, aber auch Agisoftkalibrierung / Skalen werden teils genutzt
    • Vorgehensweise: möglichst gerade Fläche wird am am Realobjekt gemessen und übertragen
  • Marleen: Prüfung der manuellen Kalibrierung?
    • Problem: 2D Strecke & 3D-Modell
    • Verschiebung von Dimensionen
  • Fazit: 3D-Messung sollte mehr als eine Strecke umfassen, um adäquat abgebildet zu werden. Das ist wichtig bei hochauflösenden wissenschaftlichen Modellen, weniger bei katalogartiger Darstellung.

Kameraeinstellungen

  • Erika: Equipment: Kamera & Einstellungen
  • Maximilian:
    • 8,12,20 Megapixel (12 & 20 Canon Digitalkameras, keine analogen Modelle)
    • verschiedene Objekte mit variierenden Kameraeinstellungen fotografiert
    • Anpassungen der Einstellungen an Beleuchtungen / Bluescreen etc.

PDF Format

  • Martin: 3D in PDF: Erfahrungen, Nutzung, Format mit Zukunft?
  • Maximilian: ursprünglicher Gedanke: Datei in Datenbank einpflegen, damit Nutzer:innen diese downloaden können zur Übersicht
    • PDF weil: universal nutzbares Format → am wahrscheinlichsten, dass größere Mengen dieses konsumieren können
    • Komprimierung lässt sich gut realisieren mit PDF (10MB)
    • Messfunktion möglich
    • 3D-Funktion muss bei Acrobat (Adobe) aktiviert werden

Angebote für Rechenleistungen an Universitäten

  • Martin & Robert: Gibt es an Universitäten Angebote für Rechnerleistungen? Sollte es das geben? Was gibt es an Institutionen?
  • Maximilian: vorhanden: 8GB / 12GB RAM + Sprout
  • Maik: ist die Frage ob Software (z.B: Agisoft) das überhaupt unterstützt
  • Maria: Uni Stuttgart bietet Rechenleistungen für Forschungsprojekte/ Abschlussarbeiten an
  • Martin: Gibt es temporäre Möglichkeiten zur Nutzung von Rechenleistung?
  • Maximilian: Keine Kenntnis von derartigen Angeboten → scheinbar aber möglich
  • Problem: Kommunikation / Transparenz (nicht nur für Projekte, sondern auch für Absolvierende von Abschlussarbeiten)
  • Maximilian: Je nach Objektgröße ist eine hohe Rechenleistung hilfreich → Zeitaufwand ist allerdings nicht nur von der Rechenleistung abhängig (Freistellen etc.)

Schluss

Taskforces

  • Was wären mögliche Taskforces, die im Anschluss an den Werkstattbericht in den Sinn kommen?
  • Robert: Vorschlag: Farbgebung
  • Vorschläge bitte an uns schicken: kontakt@ag3d.org

Ausblick: Nächste Sitzung

  • Werkstattbericht Zoe & Enes: Laserscan & Photogrammetrie
  • Spezifische Anwendungsfälle: Digitalisierung von Schattenspielfiguren
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