Die MusterFabrik Berlin entwickelt und appliziert unter Verwendung neuartiger Methoden der Bildverarbeitung und Mustererkennung Softwaremodule zur digitalen Rekonstruktion und Reposition multipel fragmentierter Kulturgüter. Die Softwaremodule sind für den Einsatz in unseren automatisierten Assistenzsystemen konzipiert und stellen Workflows mit umfangreicher Funktionalität für vielfältige Rekonstruktions- und Repositionsaufgaben im 2‑D- und 2,5‑D-Bereich zur Verfügung. Mit Hilfe unserer Werkzeuge werden insbesondere Archivare, Restauratoren und Archäologen in die Lage versetzt, bis dato verloren geglaubtes Material digital wiederherzustellen.

Anwendungsfelder der digitalen Rekonstruktion

Die von uns entwickelten Werkzeuge zur digitalen Rekonstruktion und Reposition sind für alle Anwendungsfelder konzipiert, bei denen eine manuelle Wiederherstellung aufgrund des Schädigungsgrads und der (großen) Fragmentmenge nicht mit vertretbarem Aufwand oder überhaupt nicht mehr möglich ist.

• Gängige Anwendungsfelder im 2-D-Bereich:
  Digitale Wiederherstellung von beschädigten und fragmentierten Schriftgütern aus Archiven, Bibliotheken und Museen
• Gängige Anwendungsfelder im 2,5-D-Bereich:
  Digitale Reposition zufällig durchmischter Bruchstücke aus Fundkomplexen der Archäologie

Problemstellungen der digitalen Wiederherstellung in der Praxis

Aufgabenstellungen in der Praxis haben häufig die digitale Wiederherstellung multipel fragmentierter Objekte zum Ziel. Die daraus resultierenden Problemstellungen sind in der Regel sehr komplex, da in der Praxis im Gegensatz zum „klassischen Puzzeln“ folgende Voraussetzungen nicht gegeben sind:

• Kenntnis des Zielbildes
  Es existiert in der Regel keine Kenntnis über die genaue Zielstellung der Rekonstruktion, d.h. anders als beim klassischen Puzzle gibt es keine Bildvorlage, die das fertige Puzzleergebnisse anzeigt.
• Vollständigkeit der Fragmentmenge
  Aufgrund ihrer Überlieferung sind die Fragmente häufig beschädigt und unvollständig. Dadurch wird der Prozess der digitalen Wiederherstellung signifikant komplexer, da nicht davon ausgegangen werden kann, dass für jedes Fragment ein passendes Gegenstück existiert.

Darüber hinaus besteht in der Praxis in der Regel das Ziel der Wiederherstellung einer (sehr) großen Anzahl jeweils multipel fragmentierter Objekte. Die deutlich weniger komplexe Aufgabe der Wiederherstellung eines einzelnen fragmentierten Objekts bildet eher die Ausnahme.

Praxistaugliche Lösungen für die digitale Wiederherstellung

Die von der MusterFabrik Berlin entwickelten Werkzeuge machen viele Problemstellungen rund um multipel fragmentierte Kulturgüter überhaupt erst handhabbar. Unser methodischer Ansatz fußt dabei auf praxisnahen, nicht-idealisierten Annahmen.

• Existieren im vorliegenden Anwendungsfall keine Bildvorlagen (Zielbilder), bewerten unsere Algorithmen den jeweiligen Grad der Übereinstimmung von sogenannten „Puzzlekandidaten“ auf Basis paarweiser Vergleiche.
• Für jeden Vergleich werden nur die bei der jeweiligen Paarung tatsächlich verfügbaren Merkmale herangezogen, da die konkret vorliegende Merkmalsausprägung der jeweils beteiligten Fragmente in der Regel a priori nicht bekannt ist. Dieser Vorgang ist deutlich komplexer als das gezielte Suchen vorab bekannter Merkmale.
• Der Rechenaufwand je Vergleich wird dabei so weit wie möglich minimiert, damit auch sehr große Fragmentmengen zeiteffizient verarbeitbar bleiben. Dafür wird das prinzipielle Passverhalten einer Paarung zunächst mit Hilfe schnell zu berechnender Low-Level-Merkmale geprüft, bevor Detailprüfungen anhand komplexerer und rechenzeitaufwändigerer High-Level-Merkmale vorgenommen werden.

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