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

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• 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:

• Die Folien gibt es hier: Folien (PDF)

Literatur

Die im Werkstattbericht angegebene Literatur:

• Albrecht et al. (PDF)
• Schimpf et al. (PDF)

Zur Person & zum Projekt

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• 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

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• 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

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• 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

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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

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• 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

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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

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• 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

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• 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

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

Hilfsmittel Ausrichtung

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• 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

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• 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

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• 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

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• 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

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• 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