3D MODELLE

Dreidimensionale digitale Daten spielen eine zunehmend wichtige Rolle auch in der Unterwasser-Archäologie.

Photogrammetrie ist die Rekonstruktion dreidimensionaler, räumlicher Beziehungen aus zweidimensionalen Bildinhalten. Dabei werden aus einer Vielzahl sich überlappender Fotos aus unterschiedlichen Blickwinkeln am Computer zu einem dreidimensionalen digitalen Model verrechnet. Solche Daten dokumentieren nicht nur die genaue Oberfläche von archäologischen Funden und Befunden, sondern auch die des Geländes rund um archäologische Fundstellen. Auf der Grundlage dieser Daten sind dann weitere Analysen möglich, zum Beispiel lassen sich durch Methoden der Bildverarbeitung wichtige Strukturen hervorheben und dadurch besser erkennen. Durch dieses Verfahren können zwei Hauptprobleme der Arbeit unter Wasser (mangelnde Zeit und Überprüfbarkeit der Messungen) deutlich reduziert werden. Zur dreidimensionalen (3D) Vermessung von Befunden und Funden bieten sich zwei verschiedene Ansätze an: Laserscanning und Photogrammetrie, wobei Letztere auch in der Unterwasser-Archäologie einen neuen Aufschwung erhalten hat. Die photogrammetrische Methode der Bündeltriangulation erlaubt es schon seit Längerem, mithilfe von Fotos aus unterschiedlichen Blickwinkeln die (relativen) Positionen von solchen Punkten zu ermitteln, die auf mehreren Photos einer Szene identifiziert werden können. Das erste Resultat der Photogrammetrie ist hier eine Punktwolke, deren Koordinaten zusätzlich ein Farbwert zugeordnet ist. In einem zweiten, aufwändigen Rechenverfahren wird die Punktwolke noch deutlich verdichtet. Bei der Dokumentation von archäologischen Befunden besteht danach die Notwendigkeit, das Koordinatensystem dieser Punktwolke mit demjenigen der vor Ort verwendeten Kartengrundlage in Übereinstimmung zu bringen (Stichwort Georeferenzierung). Manchmal reicht eine georeferenzierte Punktwolke aus vielen Tausend Farbpunkten schon aus, um die archäologische Befundsituation gut zu dokumentieren. Für ein 3D-Modell ist es jedoch notwendig, die Punkte zu einer Oberfläche zu verbinden. Um solchen Oberflächen das realistische Aussehen des dokumentierten Objektes zu verleihen, werden Fotos des Objektes auf dieses Drahtmodell projiziert oder eine Textur aus den Farbwerten der Punktwolke berechnet. Wobei für die photogrammetrische Rekonstruktion die Software 3DF Zephyr verwendet wird. Zephyr bietet integrierte und standardisierte Arbeitsabläufe wie Georeferenzierung sowie diverse Möglichkeiten der Weiterverarbeitung (zum Beispiel in Autodesk Fusion 360 oder Free CAD). Der Einsatz dieser Softwarekomponenten ermöglicht eine virtuelle und detailgetreue Rekonstruktion von morphologischen, biologischen und archäologischen Objekten, genau genug, um sie wissenschaftlich auszuwerten. Dabei ist die Qualität der erzeugten Modelle abhängig von der verwendeten Kameratechnik.Das optische System sollte unter Verwendung von Weitwinkel und Fixfokus, abgestimmt mit kleiner Blende, so einfach wie möglich sein. 3DF Zephyr kann sowohl mit Bildern als auch mit Videos arbeiten. Obwohl Videos eine niedrigere Auflösung haben, sorgt ein kontinuierlicher Video-Feed für Überlappungen, sodass Datensätze auf diese Weise viel einfacher erfasst werden können. Die Bildauflösung im Full HD Format ist hier ausreichend. Siehe Beispiel hierzu Lohre Löbejün Kessel 1. Darüber hinaus muss sich der ausführende Taucher sicher austariert um das Objekt bewegen können, die verwendete Kamera samt Beleuchtung beherrschen sowie das allgemeine Verfahren der 3D-Modellierung verinnerlicht haben. 

Was wird benötigt
Kamera
Bildauflösung in Full HD
Actionpro X8   UVP 99,00 Euro
Software
3DF Zephyr Free
50 Bilder je Projekt kostenlos
3DF Zephyr Lite
500 Bilder UVP 169,00 Euro
FreeCAD
kostenlose CAD-Software

Unser Autor:
Bernhard Frommelt
CMAS*** NAS 1
Tauchsport
Barsinghausen e. V.