In dem Maße, in dem sich die Technologie weiterentwickelt, verändern sich auch die Methoden der Dokumentation und Datenerfassung. Jahrelang war die Fotografie die wichtigste Methode zur Erfassung von Sammlungsobjekten. Doch mit der neuen Technologie kommen auch neue Methoden - nämlich die 3D-Erfassung. Die 3D-Erfassung bietet einen detaillierteren und unverfälschteren Blick auf ein Objekt als die traditionelle Fotografie. Außerdem ermöglicht sie den wissenschaftlichen Vergleich und die Bewertung von Objekten auf der Grundlage ihrer geometrischen Eigenschaften, Oberflächenbeschaffenheit und Materialität. Kurz gesagt, die 3D-Erfassung ist eine zuverlässigere und genauere Methode zur Dokumentation von Sammlungsobjekten. Wenn Sie also nach einer präziseren und wissenschaftlich fundierten Methode der Datenerfassung suchen, ist die 3D-Erfassung genau das Richtige für Sie.
Die Veröffentlichung von Objekten in 3D bietet eine Reihe von Vorteilen gegenüber herkömmlichen Methoden der Präsentation von Artefakten. Zum einen sind die Modelle weltweit verfügbar, beliebig reproduzierbar und nicht von den Öffnungszeiten der Museen oder Bibliotheken abhängig. Zudem ist die Handhabung der Modelle einfach und erfolgt berührungslos. So lässt sich der Blickwinkel des Betrachters leicht individuell anpassen (z.B. durch Drehen, Zoomen oder Nebeneinanderstellen des 3D-Modells). Diese Flexibilität ermöglicht ganz andere Formen der Interaktion mit Sammlungsobjekten, als dies mit dem überlebensgroßen oder zerbrechlichen Originalobjekt jemals möglich wäre. Dementsprechend können Messungen (z. B. zur Bestimmung der Maßhaltigkeit von Kopien) am Modell viel einfacher durchgeführt werden als am Originalobjekt. Da 3D-Modelle online veröffentlicht werden können, haben sie das Potenzial, ein viel größeres Publikum zu erreichen als herkömmliche Methoden zur Darstellung von Artefakten.
Entscheidend ist aber auch die Veränderbarkeit der 3D-Modelle. So lassen sich historische Zustände wiederherstellen, Rekonstruktionen anfertigen und Fragmente zuordnen. Hochauflösende 3D-Scans werden häufig auch zur Analyse von Details verwendet, die für das menschliche Auge nur schwer zu erkennen oder systematisch zu bewerten sind. (Beispiele: GigaMesh-Projekt, CGAL) Im Bereich des kulturellen Erbes ist die dreidimensionale Dokumentation daher zu einem unverzichtbaren Instrument für die Bewahrung und das Verständnis unserer Vergangenheit geworden.
Dreidimensionale gescannte Modelle eignen sich nicht nur zur Verbesserung der archäologischen Dokumentation, sondern können auch durch Anwendung von Bildverarbeitungsalgorithmen in verschiedene Arten von Darstellungen übersetzt werden. So können beispielsweise Screenshots der 3D-Bilder bei künstlichem Streiflicht oder 2D-Strichzeichnungen die Erkennbarkeit wichtiger Details deutlich verbessern. Es ist jedoch zu beachten, dass nicht alle Bildverarbeitungsalgorithmen für alle Darstellungsarten gleichermaßen wirksam sind. Daher ist es wichtig, den richtigen Algorithmus für die gewünschte Art der Darstellung auszuwählen. Letztendlich geht es darum, eine Darstellung zu erstellen, die sowohl genau als auch informativ ist. Dank der 3D-Scantechnologie sind Archäologen heute in der Lage, detailliertere und genauere Modelle von historischen Stätten und Artefakten zu erstellen als je zuvor.
Es ist wichtig, zwischen Erfassungsmethoden und computergestütztem Design (CAD) zu unterscheiden. Erfassungsmethoden beinhalten die Messung von 2D- oder 3D-Daten, während CAD immer die Erstellung einer kompletten Konstruktionszeichnung von Grund auf bedeutet. Es gibt verschiedene Erfassungsmethoden, darunter Scannen, Fotografieren, Fotogrammetrie und Tomographie. Mit diesen Methoden können zweidimensionale Zeichnungen oder virtuelle, dreidimensionale Modelle von Objekten erstellt oder ergänzt werden. In einigen Fällen können Fotos oder Zeichnungen als Grundlage für CAD dienen. Es ist jedoch wichtig zu wissen, dass CAD immer die Erstellung einer neuen Konstruktionszeichnung beinhaltet und nicht nur die Verwendung vorhandener Daten.
Bei der Erstellung eines dreidimensionalen Modells eines Objekts befasst sich die CAD-Software hauptsächlich mit der idealen Form des Objekts und weniger mit der Variation kleiner Details. Das Modell kann sowohl geometrische Eigenschaften, wie Größe und Abmessungen, als auch Volumen- und Materialeigenschaften, wie Gewicht und Dichte, enthalten. Da es sich bei CAD-Modellen um relativ kleine Dateien handelt, lassen sie sich außerdem leicht in Web-Datenbanken oder virtuelle Umgebungen integrieren, ohne dass die Leistung darunter leidet. CAD ist somit ein effizientes und vielseitiges Werkzeug für die Erstellung dreidimensionaler Modelle von Objekten.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden der 3D-Modellierung wird beim 3D-Scannen versucht, ein digitales Modell zu erstellen, das dem physischen Objekt so ähnlich wie möglich ist. 3D-Scanner verwenden optische Geräte wie einen Laser und eine Kamera, um die Krümmung der Oberfläche zu messen und eine Punktwolke oder ein Netz zu erzeugen. Die Triangulation, die zur Erstellung eines Netzes verwendet wird, ist eine mathematische Technik, die eine gekrümmte Oberfläche in Dreiecke zerlegt. Zusätzlich zum Netz kann ein 3D-Modell die Farbinformationen der Oberfläche entweder auf den einzelnen Punkten oder separat als Textur speichern. Die Textur verhält sich wie eine Hülle, die das Modell bedeckt. Mit Hilfe des 3D-Scannens ist es möglich, ein digitales Abbild eines bestehenden physischen Objekts mit hoher Genauigkeit zu erstellen. Diese Technologie findet in vielen Bereichen Anwendung, z. B. in der Technik, der Fertigung und der Architektur.
Während eine qualitativ hochwertige Dokumentation oft teure und zeitaufwändige Methoden erfordert, gibt es einige Abkürzungen, die akzeptable Ergebnisse liefern können. So kann beispielsweise ein Infrarotscanner oder ein Laserscanner verwendet werden, um die Geometrie eines Objekts zu erfassen. Diese Scanner sind in der Regel sehr tragbar, so dass sie sich für den Einsatz an unbeweglichen Objekten eignen. Bei Infrarotscannern wird ein gleichmäßiges Signal durch zwei koordinierte Infrarotkameras übertragen, während Laserscanner Entfernungen anhand der Objektgeometrie und der Signalintensität messen. Auch wenn diese Abkürzungen nicht das gleiche Qualitätsniveau wie herkömmliche Methoden erreichen, können sie in bestimmten Situationen dennoch nützlich sein.
Beim Weißlicht-Scannen wird die Oberfläche eines Objekts nicht mit einer Laserlinie, sondern mit strukturiertem Licht gemessen. Ein Projektor projiziert ein räumliches Muster von Streifen auf das Objekt, und aus der Krümmung der Linien kann die Geometrie des Körpers mittels Triangulation berechnet werden. Je besser die verwendeten Objektive sind, desto genauer ist die Messung. Die auf diese Weise erstellten 3D-Modelle sind in der Regel sehr genau und haben eine hohe Auflösung, so dass jede Unebenheit der Objektoberfläche sichtbar ist. Dementsprechend hoch ist die Anzahl der Dreiecke im 3D-Modell. Das macht das Weißlicht-Scannen zu einer idealen Methode, um detaillierte 3D-Modelle von Objekten zu erstellen.
In letzter Zeit hat das Interesse an der Verwendung von Digitalkameras für die 3D-Erfassung zugenommen, da diese im Handel erhältlich sind und das Verfahren der Fotogrammetrie immer bekannter wird. Bei der Fotogrammetrie wird aus einer Reihe von Fotos oder digitalen Bildern, die aus verschiedenen Perspektiven aufgenommen wurden, ein Satz von 3D-Punkten berechnet. Die entsprechenden Computerprogramme suchen nach übereinstimmenden Punkten zwischen den Fotos und berechnen daraus den Abstand und die Position zur Kamera, um die Punkte exakt im Raum anordnen und daraus ein 3D-Modell erstellen zu können. Um ein genaues 3D-Modell zu erhalten, ist es wichtig, dass die Fotos unter den gleichen Bedingungen (z. B. Beleuchtung, Verschlusszeit, Weißabgleich) und aus verschiedenen Kamerapositionen aufgenommen werden. Mit den Fortschritten in der Technologie ist es einfacher geworden, qualitativ hochwertige Bilder zu erhalten, die für die Fotogrammetrie verwendet werden können, was diese Methode zu einer praktikablen Option für diejenigen macht, die an der 3D-Erfassung interessiert sind.
Die Computertomographie, auch als CT oder CAT bekannt, ist ein medizinisches Bildgebungsverfahren, bei dem computerverarbeitete Röntgenstrahlen verwendet werden, um tomographische Bilder oder virtuelle Schnitte" von bestimmten Körperbereichen zu erstellen. Diese Aufnahmen können dann auf einem Monitor betrachtet werden, so als würde man eine Scheibe Brot durchschneiden. CT-Bilder liefern detailliertere Informationen als herkömmliche Röntgenaufnahmen und sind daher besonders nützlich für die Erkennung kleiner Frakturen, Tumore oder anderer Anomalien. Der CT-Scan ist auch ein wichtiges Instrument für die Durchführung von Nadelbiopsien und anderen Verfahren. In den letzten Jahren hat sich die CT-Technologie kontinuierlich weiterentwickelt, was zu immer präziseren Bildern und kürzeren Untersuchungszeiten geführt hat. Infolgedessen ist die CT zu einem unverzichtbaren Instrument der diagnostischen Medizin geworden.
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