Wohin mit all den Bildern?

Ausgangspunkt:

Tom Malzbender von den Hewlett Packard Laboratories in Palo Alto hat ein Verfahren entwickelt, Gegenstände so abzubilden, dass mehr Details sichtbar werden als auf einem normalen Foto. Dazu wird der Gegenstand unter ein kuppelförmiges Gerüst gelegt, an der gleichmäßig 50 Lampen verteilt sind. Der Gegenstand wird fünfzigmal, jeweils mit einer anderen Lampe beleuchtet, fotografiert (s. Abb. 1). Die Bilder werden über ein mathematisches Verfahren, dem Polynomial texture mapping (PTM) zu einer "ptm-Datei" zusamengefügt. In dieser Datei enthält jedes Pixel Information über die Beleuchtung als Funktion der Richtung des einfallenden Lichts. Diese ptm-Datei kann anschließend mit einer Software, dem ptm-Viewer betrachtet werden.

Abb. 1: Das Beleuchtungsgerüst Quelle: BGR

Im ptm-Viewer können über eine einfache Maussteuerung die unterschiedlichen Beleuchtungssituationen nachvollzogen werden. Zusätzlich können über ein Menü künstliche Beleuchtungssituationen zur besseren Hervorhebung von Strukturen berechnet und dargestellt werden (s. Abb. 2).

Abb. 2: Aufnahmen 1 bis 3 vollziehen vier Beleuchtungssituationen nach. Aufnahmen 5 bis 9 sind berechnete Verbesserungen. Quelle: BGR

Der ptm-Viewer im Internet

Abb. 3 (JAVA Applet): Aus unterschiedlichen Winkeln beleuchteter Gegenstand Quelle: BGR

Clifford Lyon schrieb eine „Java-Applet-Version“ des ptm-Viewers. Einen Eindruck von der Funktionsweise der ptm-Darstellung erhält man durch einen "Klick" auf Abb. 3 (öffnet neues Browser-Fenster).

Anwendungsbeispiele aus der BGR

Die ptm-Technik lässt sich auf viele geowissenschaftliche Gebiete anwenden. Voraussetzung ist eine Menge von Bildern, die sich in zwei Dimensionen anordnen lassen. Dabei ist wichtig, dass benachbarte Bilder eine gewisse Redundanz aufweisen.

Beispiele:

• Fotografische Aufnahmen von Fossilien, Handstücken etc.. Zur Realisierung wird eine entsprechende Beleuchtungseinrichtung benötigt.
• Aufnahmen vom Polarisationsmikroskop. An die Stelle des Beleuchtungsgerüsts treten die Achsen des Drehtisches (plus z.B. die Intensität).
• Illustration von Hyperspektralaufnahmen aus der Fernerkundung und der Bildverarbeitung anderer Multispektralaufnahmen.
• Schnitte von dreidimensionalen Gegenständen (z.B. Halden). Eine weitere Dimension wäre das Durchwandern des Gegenstands senkrecht zum Schnitt.

Hyperspektralanalyse:

Die dargestellte Szene stammt vom NASA.s „Airborne Visible/Infrared Imaging Spectrometer“ (AVIRIS). Der Sensor sammelt Daten in 224 kontinuierlichen Spektralbändern über einen Bereich von 0.4 bis 2.5 µm. Die Szene überdeckt das „Cuprite mining district“ in Nevada, USA.
Das Gestein ist in einigen Gebieten hydrothermal alteriert und mineralisiert. Diese Gebiete sind gute Demonstrationsbeispiele für Spektralanalysen.

Abb. 4: Untersuchungsgebiet mit Alterationszonen. Quelle: BGR

Abb. 5 (JAVA Applet): Die Bänder 172 (1.989 µm), 187 (2.139 µm), und 202 (2.288 µm) dargestellt jeweils als ROT, GRÜN und BLAU. Diese Bandkombination hebt hydrothermal alterierte Gesteine in der Cuprite Szene hervor und unterscheidet verschiedene Alterationstypen. Quelle: BGR

Einen Eindruck von der Funktionsweise der ptm-Darstellung erhält man durch einen "Klick" auf Abb. 5 (öffnet neues Browser-Fenster).

Schlussfolgerung:

Die ptm Darstellung ist immer dann geeignet, wenn unterschiedliche Bilder eines Gegenstands kompakt im Internet dargestellt werden sollen. Der Benutzer kann seine Sicht (z.B. Beleuchtung, Bandkombination, Polarisation, Schnittposition im Gegenstand) stets seinen Anforderungen gemäß anpassen und variieren. Voraussetzung ist, dass es einen oder zwei stetige Parameter gibt, nach denen die Bilder angeordnet werden können.