Virtuelle Entfaltung und Visualisierung von Papyruspäckchen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Daniel Baum; Professorin Dr. Verena Lepper
• Fachliche Zuordnung: Bild- und Sprachverarbeitung, Computergraphik und Visualisierung, Human Computer Interaction, Ubiquitous und Wearable Computing
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 447883096

Eine der besten Informationsquellen über das Leben und die Kultur unserer Vorfahren sind ihre schriftlichen Dokumente. In Museen und Sammlungen auf der ganzen Welt gibt es eine Fülle von Dokumenten, viele davon hunderte bis mehrere tausend Jahre alt, geschrieben in den verschiedensten Sprachen sowie auf einer Vielzahl von Schriftträgern. Flächige Schriftträger, wie Metallbleche, Pergament, Papyri und Papier, wurden oft gerollt oder gefaltet. Eine physische Entfaltung solcher Dokumente zur Enthüllung ihres schriftlichen Inhalts birgt ein hohes Risiko, die wertvollen Objekte dauerhaft zu beschädigen. Deshalb haben Forscher begonnen, den Inhalt solcher Objekte mit modernsten tomografischen Verfahren in Kombination mit rechnerischen Werkzeugen zu erschließen, ohne diese physisch zu öffnen. Bei gerollten Dokumenten ist dies teilweise gelungen, erfordert aber einen hohen Aufwand. Papyrus stellt aufgrund seines inhomogenen doppellagigen Aufbaus vermutlich die größte Herausforderung dar. So ist selbst das virtuelle Entrollen von Papyrusrollen, z.B. der Herculaneum-Papyri, extrem schwierig. Noch schwieriger ist die virtuelle Entfaltung von Päckchen, die durch Falten entlang unterschiedlicher Achsen entstanden sind. In einer Vorarbeit haben wir gezeigt, dass virtuelles Entfalten von Papyruspäckchen zwar prinzipiell möglich ist, aber zu großen Verzerrungen führen kann, die ein Entschlüsseln der Schrift unmöglich machen. Außerdem ließen sich kompliziertere Päckchen mit diesem ersten Ansatz gar nicht entfalten.Wir schlagen daher einen neuen, modellbasierten Ansatz vor, in dem der gesamte Entfaltungsprozess von interaktiver Visualisierung begleitet wird. Der Ansatz zielt zwar auf eine möglichst weitgehende Automatisierung, erlaubt aber, in jedem Schritt Expertenwissen einzubeziehen. Papyrologen sollen damit in die Lage versetzt werden, selbst anspruchsvolle (Papyrus-)Schriftrollen und Päckchen mit hoher Qualität zu entfalten. Anstatt die Papyrusschichten lokal aus den 3D-Bilddaten zu rekonstruieren, verfolgen wir einen globalen Ansatz, der ein doppellagiges Gitter genauso faltet wie es beim realen Päckchen geschah. Das gefaltete Gitter wird schrittweise durch interaktive Gitterdeformation und automatische Gitter-zu-Bild-Registrierung an das 3D-Bild angepasst. Ein Kernbeitrag wird ein interaktives Volumen-Rendering sein, das die Bilddaten um das gefaltete Gitter herum in eine Ebene projiziert und in Echtzeit auf Positions- und Dickenänderungen des Gitters reagiert. Das Volumen-Rendering wird also mit der Gitterverformung gekoppelt, was den Papyrologen ermöglicht, das Gitter in Echtzeit unter voller visueller Kontrolle zu manipulieren.Obwohl unser Schwerpunkt auf Papyruspäckchen liegen soll, wird der Ansatz allgemein genug sein, um ihn an andere Schreibmaterialien und Anwendungen wie etwa das Entrollen von Batterien in der Materialforschung oder die Rekonstruktion biologischer flächiger Strukturen (z.B. Membranen) in der Biologie anzupassen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich, Saudi-Arabien
• Kooperationspartner: Dr. Marc Etienne; Professor Dr. Markus Hadwiger