Multispektrale Bildgebung (MSI)

Erweitern Sie Ihre Einblicke mit unseren innovativen Lösungen im Bereich der multispektralen Bildgebung und -verarbeitung! Tauchen Sie ein in die faszinierende Welt der Multispektralkameras und nutzen Sie die Vorteile, die Ihnen unsere multispektralen Bildverarbeitungslösungen bieten - für Erkenntnisse, die über das Sichtbare hinausgehen.

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Was ist multispektrale Bildgebung?

Die Welt der multispektralen Bildgebung (englisch: Multispectral imaging oder abgekürzt MSI) ist eine Technik mit enormem Potenzial für Museen, Bibliotheken und Archive. MSI erfasst elektromagnetische Wellenlängen mithilfe spezialisierter Kameras, Lichtquellen und Filter, von sichtbarem Licht bis ins Unsichtbare. Die daraus resultierenden Bildstapel ermöglichen tiefgreifende Analysen von Substanzen, Oberflächen und Materialien, von der Enthüllung historischer Schriften bis hin zu forensischen Untersuchungen.

Historische Dokumente, polychrome Artefakte und Materialien zur Konservierung profitieren von MSI, doch ihre Anwendung geht darüber hinaus. Unser Partner Phase One bietet mit "Rainbow" eine 150-Megapixel-Lösung für die multispektrale Bildgebung an. Ganz gleich, ob Sie Multiband- oder Schmalbandtechniken bevorzugen, hier finden Sie ein Instrument, das Ihre Forschung bereichert und neue Horizonte eröffnet. Tauchen Sie ein, enthüllen Sie verborgene Geschichten und nutzen Sie das Potenzial der multispektralen Bildanalyse, um Vergangenheit und Wissenschaft zu verbinden.

Phase One Rainbow - die automatisierte multispektrale Lösung

Das erste und bisher einzige multispektrale bildgebende System, das Multiband und Narrow Band Imaging für die Analyse von Objekten und Materialien hinsichtlich Lesbarkeit, Materialforschung und -verteilung unterstützt. Dabei werden nicht nur Bilder erzeugt, sondern vor allem Bilddaten geliefert, die zur spektralen Darstellung von Materialien dienen und auch statistische Analysen wie PCA, ICA und K-means Cluster ermöglichen. Ein Meilenstein in der Menge der Informationen, die von einem einzigen Analysegerät geliefert werden.

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MSI eignet sich für eine Vielzahl von Anwendungen

Analyse von Dokumenten - MSI wird zur Entzifferung von Schriſten auf Pergament, alten Schriſtrollen und fragilem Papier eingesetzt, die sich oſt in einem desolaten Zustand befinden.
Untersuchung polychromer Oberflächen in der Kunst - Ob Gemälde, Wandmalereien, Holz, Stein oder anderen Materialien: Hier ermöglicht die Technik nicht-invasive, kontaktfreie Analysen, die die Konservierung und/oder Authentifizierung unterstützen.
Analyse von historischen Geweben - Diese Facette unterstützt die explorative Analyse von Stoffen, Textilien unterschiedlicher Natur, um Alter und Materialzusammensetzung und Materialverteilung zu bestimmen untersuchen.
Anwendung in der Kriminaltechnik, Forensik und Tatortanalyse - Die Methode unterstützt die Untersuchung von Substanzen auf Spuren menschlicher, organischer Flüssigkeiten, den Vergleich von Fingerabdrücken, den Nachweis von Waffenrückständen und Tatortspuren.
Allgemeine Anwendungen - MSI dient der Unterscheidung von Materialien aufgrund ihrer unterschiedlichen chemischen Zusammensetzungen und deren physikalischen Reaktionen auf Licht und eröffnet damit vielfältige Anwendungsmöglichkeiten.

Rainbow-Software macht den Unterschied

Kameras zur Erfassung multispektraler Bilder sind seit vielen Jahren auf dem Markt. Der große Unterschied heute: Der Fokus liegt auf der Auswertung der Bildinformationen. Die Rainbow-Software übernimmt alle komplexen Kalibrierungsprozesse, um perfekte Bilddaten zu liefern. Dazu gehören die präzise Bildschärfe, die perfekte pixelgenaue Bildgrößenanpassung der einzelnen Bilder, die Homogenisierung des Lichts und die exakte Belichtung. Nur so lassen sich die Informationen wissenschaftlich effizient analysieren. Die Automatisierung dieser Prozesse ermöglicht einen fehlerfreien Ablauf in einem Bruchteil der ursprünglichen Erstellungszeit. Aus diesem Grund hat Phase One, ein Unternehmen mit langjähriger Erfahrung in der Zusammenarbeit mit Spezialisten für MSI-Projekte, eine Lösung entwickelt.

Daraus ist eine modulare, mobile und benutzerfreundliche multispektrale Bildgebungslösung entstanden. Diese basiert auf standardisierten Verfahren und einem effizienten Workflow. Der Rainbow-Erfassungsprozess ist vollautomatisiert, von der Aufnahme bis zum Post processing: Platzieren Sie einfach das zu erfassende Objekt und aktivieren Sie den "Aufnahme"- Befehl. Das Ergebnis ist ein perfekter Bildstapel, der mit hoher fehlerfrei wiederholt und jederzeit reproduziert werden kann.

Die Rainbow MSI Soſtware fungiert als Steuerzentrale für sämtliche Abläufe. Dazu gehören das Scharfstellen an der Kamera, die Rotation des Filterkarussells im Filterrad, das gezielte Ein- und Ausschalten der Lichtquellen sowie die präzise Größenanpassung der einzelnen Bilder. Das Ziel: ein akkurater Bildstapel, der sogenannte „perfect stack“, Grundlage für weiterführende Analysen.

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Die Rainbow-LED-Leuchten

Rainbow bietet Unterstützung für zwei Arten von LED-Leuchten, die eine vielfältige Anwendungspalette ermöglichen:

Multiband Beleuchtung: Dieses Licht emittiert UV Licht, breitbandiges sichtbares Licht sowie breitbandiges IR Licht. Die mit Hilfe von Multiband Beleuchtung erstellen Bildstapel entsprechen durch standartisierte Licht-/Filterkombinationen den definierten Prozessen, die im sogenannten Charisma Manual vom British Museum und vielen Partner aus dem Kulturerbe veröffentlicht wurden. Das Multiband Imaging ist besonders für polychrome Oberflächen jeder Art relevant.

Narrowband Beleuchtung: Diese Lichtquelle bietet 16 schmalbandige Emissionen von UV über den sichtbaren Bereich bis hin zum IR. Das Narrow Band Imaging findet häufigst Einsatz bei der Wiederherstellung von Lesbarkeit von Tinten auf Manuskripten, Palimpsest und anderen Dokumenten. Jedoch unterstützen die Bilddaten / Pixel Forschende auch dabei, Materialcharakteristika von Pigmenten z.B. genau zu untersuchen und quantitative Daten auszuwerten.

Das Rainbow-Filterrad

5 Filterradpositionen stehen hier zur Verfügung.

Dieses intelligente Design ermöglicht eine akkurate Erfassung von Reflexions- und Lumineszenzbildern – ein essenzieller Aspekt in zahlreichen Anwendungsgebieten, inklusive der CHARISMA-Richtlinien.

Das Filterrad ist ebenfalls flexibel bestückbar für Reflexions- und Lumineszenzaufnahmen. So können problemlos 2"-Filter für künſtige wissenschaſtliche Forschungen integriert werden. Die werkseitigen Aufnahmeeinstellungen sind dabei flexibelwandelbar, um den unterschiedlichen Filterkonfigurationen gerecht zu werden.

Gewünschte Vielseitigkeit in der multispektralen Bildgebung ist somit möglich. Es lassen sich also zwei oder mehr Filterräder einsetzen, angepasst an die individuelle spezifische Forschung. Die technologische Flexibilität des Filterrads eröffnet in der Anwendung und auch in der Forschung ein weites Spektrum von Möglichkeiten, um Forschungsziele mit Präzision und Effizienz zu erreichen.

Rainbow Filterrad (zum Vergrößern, Bild bitte anklicken)

Die 5 wichtigsten Merkmale der Rainbow-Lösung für MSI

1. Vollautomatisierter Workflow für präzise Ergebnisse

Mit der Phase One Rainbow Multispektral-Lösung haben Anwender die Möglichkeit, den gesamten Aufnahme- und Analyseprozess optimal zu steuern. Die Erfassung von Bildstapeln wird bei Multiband- und Narrowband-Aufnahmen durch vollständige Automatisierung vereinfacht – von der Kalibrierung (Fokus, Ausrichtung, Belichtung und Licht) bis hin zur anschließenden Bildverarbeitung. Nach einer einmaligen Kalibrierung genügt es, das Objekt zu positionieren und den Prozess zu starten.

Gesteuert wird dies über die Rainbow MSI-Software, welche Kamera, Filter und Lichtsteuerung synchronisiert. Multiband-Aufnahmen werden direkt entsprechend CHARISMA-Standards verarbeitet, während Narrowband-Aufnahmen für die statistische Analyse als Graustufenbilder bereitgestellt werden. Durch diesen standardisierten Workflow können qualitativ hochwertige Multispektralbilder ohne umfangreiche technische oder wissenschaftliche Vorkenntnisse erstellt werden.

2. Flexibler Einsatz für reflexions- und lumineszenzbasierte Anwendungen

Die Rainbow-Lösung bietet einfache und flexible Workflows für verschiedene Bildgebungsmethoden. Multiband-Imaging erzeugt Reflexions- und Lumineszenzbilder mit UV-, sichtbarem und IR-Licht. Die Verarbeitung der Bilder erfolgt sofort, sodass ein optimierter TIFF-Bildstapel bereitsteht.

Im Narrowband-Modus werden Aufnahmen in 16 Wellenbereichen vom UV- bis zum nahen IR-Bereich erstellt. Auch hier können Reflexions- und Lumineszenzbilder durch die Kombination von Licht und Filtern erzeugt und im Anschluss direkt analysiert werden – unter anderem durch Hauptkomponentenanalyse und Clustering. Die Bilddaten lassen sich bei Bedarf zur weiteren Bearbeitung in gängigen Analyseprogrammen exportieren, etwa in ImageJ oder Matlab.

3. Mobile und multifunktionale Lösung für den flexiblen Einsatz vor Ort

Die Rainbow-Lösung von Phase One wurde als modulares und vielseitig einsetzbares System konzipiert, das für verschiedene Aufnahmeorte angepasst werden kann – sei es ein Reprostativ, ein Studiostativ oder ein anderes mobiles Stativ. Damit können auch Wandobjekte bequem und präzise aufgenommen werden.

Durch die Portabilität des Systems und seine benutzerfreundliche Handhabung können selbst wertvolle und empfindliche Objekte direkt vor Ort dokumentiert werden. So ist es nicht notwendig, die Objekte für die Bildaufnahme in ein Studio zu transportieren – ein Vorteil, der das Risiko potenzieller Transportschäden minimiert.

4. Hohe Bildqualität für umfangreiche Datenanalyse

Zur Rainbow-Lösung gehören hochauflösende Mittelformatkameras mit 100- oder 150-MP-CMOS-Sensoren. Mit einem breiten Dynamikbereich und präziser Farbtreue eignen sich die Kameras für detailreiche Multiband- und Narrowband-Aufnahmen bei allen Wellenlängen. Zusätzlich ist ein RGB-Sensor integriert, der auch für die allgemeine Digitalisierung im sichtbaren Bereich genutzt werden kann, unterstützt durch IR/UV-Filter.

Die robuste Bauweise der Kameras und die langlebigen Komponenten gewährleisten eine kontinuierliche Nutzung selbst bei hohen Aufnahmevolumen und intensiver Beanspruchung.

5. Umfassender Support für eine reibungslose Integration

Unsere Experten im Bereich Kulturerbe unterstützen Sie bei der Konfiguration der optimalen Lösung für Ihre Anforderungen – von der Inbetriebnahme bis zur Einrichtung des besten Workflows. Kunden profitieren von individuellen Online-Demonstrationen, Testaufnahmen und einer fundierten Beratung.

Dank einer dreijährigen Garantie und einem weltweit führenden Service bietet die Rainbow-Lösung von Phase One langfristige Zuverlässigkeit. Für eine Einführung in die multispektrale Bildgebung sowie vertiefte Workshops stehen erfahrene MSI-Spezialisten zur Verfügung.

Einige Beispiele für den Einsatz der multispektralen Bildgebung

Die Nationalgalerie von Dänemark

Die Dänische Nationalgalerie verwahrt ein Kunstwerk, das seit Hunderten von Jahren im Besitz des dänischen Königshauses ist. Trotz mehrfacher Untersuchungen und Analysen bezüglich der Authentizität des Gemäldes blieben diese Bemühungen bisher erfolglos. Im Herbst 2019 wurde eine erneute Untersuchung mit dem Phase One Rainbow System des Gemäldes durchgeführt.Die Infrarotaufnahme enthüllte eine bisher verborgene Signatur "BRUEGHEL 1562" in der oberen rechten Ecke des Gemäldes.

Mit diesem entscheidenden Fund konnte die Zuschreibung des Werkes von Pieter Brueghel dem Älteren mit abschließenden Forschungen erfolgen. Die Möglichkeiten der modernen multispektralen Bildgebung ermöglichten hierbei den maßgeblichen Fortschritt in der Identifizierung und Zuschreibung dieses Meisterwerks.

Die Königliche Bibliothek von Dänemark

In den Archiven der Königlichen Bibliothek von Dänemark finden sich handschriſtliche Briefe und Aufzeichnungen aus den ehemaligen dänischen Kolonien Tranquebar, Indien (1620-1845) sowie St. Croix, Westindien (1672- 1917). Leider haben viele dieser historischen Dokumente durch Alterungsprozesse und Feuchtigkeit und/oder Schädlingsbefall stark gelitten und sind verblichen oder gar zersetzt. Im Jahr 2017 wurden Proben aus den betreffenden Sammlungen multispektral erforscht und erzielten beeindruckende Ergebnisse.

Durch die Anwendung dieser Technologie konnte nicht nur die Lesbarkeit der Dokumente wiederhergestellt werden, sondern es wurden auch bis dahin verborgene Wasserzeichen im Papier sichtbar gemacht. Die Ergebnisse dieser innovativen optoelektronischen Bildgebungstechnik zeigte, wie MSI Technologie die Forschung maßgeblich unterstützt, um unschätzbares kulturelles Erbe zu bewahren und relevante Ergebnisse zu generieren.

Kriminaltechnologie und forensische Analyse

Die Kriminaltechnologie profitiert vom zerstörungsfreien und kontaktlosen Verfahren der Multispektralbildanalyse (MSI). Ein anschauliches Beispiel hierfür sind Schmauchspuren, die durch die Anwendung der photoinduzierten Infrarot-Lumineszenz aufgedeckt werden können.