Entwicklung eines Leitfadens zur dreidimensionalen zerstörungsfreien Erfassung von Manuskripten

• Antragsteller: Professor Dr. Stefan Funk, seit 4/2021; Professor Dr.-Ing. Tino Hausotte; Professor Dr.-Ing. Andreas Maier; Dr.-Ing. Jan Schür
• Fachliche Zuordnung: Bild- und Sprachverarbeitung, Computergraphik und Visualisierung, Human Computer Interaction, Ubiquitous und Wearable Computing ; Messsysteme
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 433501541

• Erstellungsjahr: 2023

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Im Zuge der Digitalisierung werden derzeit ein Großteil der Bestände von Büchereien in elektronische Formate überführt. Es existieren aber auch Dokumente, deren Zustand durch externe Einflüsse eine konventionelle, optisch basierte Digitalisierung kaum erlauben. Eigene Vorarbeiten zeigten, dass die drei Bildgebungsverfahren Röntgen-Computertomografie, Phasenkontrast-Röntgen-Computertomografie und Terahertz-Bildgebung dazu geeignet sind, nicht-invasive Einblicke in derartige Dokumente zu ermöglichen, digitale Bildinformationen zu generieren und neue Möglichkeiten zur automatisierten Erfassung zu eröffnen. In diesem Forschungsvorhaben wurden erstmals diese drei Methoden benutzt, um ein Dokument zu untersuchen und die Machbarkeit der nicht-invasiven Aufnahme zu erproben. Hierfür wurde ein Phantom, bestehend aus realistischen Materialien, konzipiert und umgesetzt. Im nächsten Schritt wurden die einzelnen Messmethoden angewandt und optimiert. Die Röntgen-CT Bildgebung eignet sich zur 3-dimensionalen Darstellung von Objekten, die vor allem mit metallhaltigen Tinten geschrieben wurden. Durch Bildverarbeitungs- und Mustererkennungsalgorithmen können die Tiefeninformationen aufgearbeitet werden, das Buch virtuell zerlegt, und die Buchseiten getrennt dargestellt werden, um ein Messobjekt virtuell durchblättern und später auch lesen zu können, insofern die Bildgebungsmodalität Kontrast der Tinte zu Papier erzeugt. Auf dem Gebiet der 3D-Terahertz-Bildgebung hat das Terahertz-Kurzpuls-System in Transmissionskonfiguration die besten Eigenschaften für die Abbildung historischer Dokumente gezeigt. Mit Cellulose als Papier war es sogar möglich, die Beschriftung eines mehrschichtigen Buches sichtbar zu machen. Allerdings ist die Messmethode meist begrenzt auf eine 2-dimensionale Bildgebung. Phasenkontrast- bzw. Dunkelfeld-Bildgebung hingegen hat das Potenzial Tinten darzustellen, die keine metallischen Bestandteile besitzt, bzw. bei den Farbstoffen nicht mehr vorhanden sind oder nie waren.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• “Browsing through sealed historical documents: non-invasive imaging methods for document digitization”. Workshop: Innovation on new digital exponential technologies in the archives, Alicante, Spain. 01.09.2021.
  D. Stromer
  
• Contactless Inspection of Handwritten Documents with Terahertz Imaging. 2021 18th European Radar Conference (EuRAD), 349-352. IEEE.
  Ullmann, Ingrid; Root, Konstantin; Schur, Jan; Scheuble, Lorenz & Vossiek, Martin
  
• Deep learning for terahertz image denoising in nondestructive historical document analysis. Scientific Reports, 12(1).
  Dutta, Balaka; Root, Konstantin; Ullmann, Ingrid; Wagner, Fabian; Mayr, Martin; Seuret, Mathias; Thies, Mareike; Stromer, Daniel; Christlein, Vincent; Schür, Jan; Maier, Andreas & Huang, Yixing
  
• X-ray Dark-Field Imaging for Improved Contrast in Historical Handwritten Literature. Journal of Imaging, 8(9), 226.
  Akstaller, Bernhard; Schreiner, Stephan; Dietrich, Lisa; Rauch, Constantin; Schuster, Max; Ludwig, Veronika; Hofmann-Randall, Christina; Michel, Thilo; Anton, Gisela & Funk, Stefan
  
• “Influence of X-Ray Radiation on Historical Paper.” In: 11th Conference on Industrial Computed Tomography. Wels. Feb. 8-11, 2022.
  P. Zippert; M. Seuret; A. Maier & T. Hausotte
  
• „Kontaktlose, bildgebende Untersuchung historischer Dokumente im Terahertz-Frequenzbereich“. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) 2022 (Kassel, 23. Mai 2022 - 25. Mai 2022).
  I. Ullmann; J. Schür; K. Root & M. Vossiek
  
• Preserving Fragile History: Assessing the Feasibility of Segmenting Digitized Historical Documents with Modulation Depth Analysis. Heritage, 6(10), 6570-6580.
  Zippert, Patrick; Binder, Felix & Hausotte, Tino