Studenten der Jade Hochschule entwickeln Insektenscanner weiter

Kleinste und empfindliche Objekte wie Insekten oder archäologische Funde wurden bisher gängiger Weise unter dem Mikroskop erfasst. Die Studenten Paul Kalinowski und Niklas Haase der Jade Hochschule bauten und optimierten nun einen Scanner, mit dem wenige Millimeter große und sensible Objekte hochgenau und dreidimensional vermessen werden können.

Rund 43.000 Bilder – ein dreidimensionales Modell
Die beiden Studenten des Master-Studiengangs „Geodäsie und Geoinformatik“ (jetzt „Geoinformationswissenschaften“) bauten den Scanner nach einem Vorbild der TU Darmstadt auf, bestehend unter anderem aus einer Kamera, einem Beleuchtungssystem und einer Steuerelektronik für zwei Motoren. Für die Programmierung des Scanners entwickelten sie die Darmstädter Software weiter und konnten die messtechnische Leistungsfähigkeit des Scanners deutlich steigern.
Das präparierte Insekt wird zwischen zwei Halbkugeln montiert und mithilfe der Motoren gedreht. Die Kamera fährt dabei auf Schienen vor und zurück und bildet jeweils eine Ebene des Insektes scharf ab. Die schärfsten Bereiche eines Bildstapels von 120 Einzelbildern werden zu einem maximal scharfen Bild montiert („Focus Stacking“). So werden an 356 Positionen also insgesamt 42.720 Bilder gemacht. Aus allen Bildpositionen wird dann ein dreidimensionales Modell erzeugt.

Hochgenaue Messungen erleichtern Bestimmung der Insekten
„Das Scanverfahren ermöglicht sehr detaillierte Bilder“, erklärt Haase. „Es lassen sich Details am Objekt von bis zu vier Mikrometern erfassen. Im Vergleich: ein Haar ist etwas 40 Mikrometer dick.“ Auch Messungen, die am 3D-Modell durchgeführt werden können, seien sehr präzise, ergänzt Kalinowski: „Aufgrund der hohen Qualität des 3D-Modells lassen sich Messungen am Objekt, wie beispielsweise die Messung von Fühlern, mit sehr hoher Genauigkeit durchführen.“ So können auch kleinste Entfernungen, wie etwa Abstände der Fühlerglieder, gemessen werden, was besonders für die Bestimmung von Insekten wichtig sein kann.

Kooperation mit dem Landesmuseum Natur und Mensch
Zum Einsatz kommt der Scanner für Objekte aus dem Oldenburger Landesmuseum Natur und Mensch. „Das gescannte Typenmaterial ist einzigartig und stammt oft von seltenen Arten. Es hat einen großen Wert für die Wissenschaft“, erklärt Michael Demanowski, wissenschaftlicher Mitarbeiter im Landesmuseum. „Digitale Modelle und Scans eignen sich dazu, sensibles Sammlungsmaterial in digitaler Form zu sichern, da es nicht auszuschließen ist, dass die Objekte durch Schadensfälle wie etwa Brände oder Wasserschäden sowie durch Schädlinge beschädigt werden könnten.“ Auch ließen sich die digitalen Modelle anderen Wissenschaftler_innen weltweit unkompliziert zugängig zu machen.

Die Insektensammlung des Landesmuseums Natur und Mensch umfasst rund 300.000 Insekten. Für die serienmäßige Vermessung dieser Sammlung lässt sich der Scanner allerdings momentan noch nicht nutzen. Er läuft zwar weitestgehend automatisch, doch der Scan-Prozess dauert derzeit noch zwölf Stunden, und die Modelberechnung weitere sechs Stunden, inklusive zwei Stunden Arbeitszeit. Dies könnte in einem Folgeprojekt optimiert werden.

Das Projekt wurde von Prof. Dr. Thomas Luhmann und Heidi Hastedt betreut und ist Teil des Master-Studiengangs „Geoinformationswissenschaften“ am Studienort Oldenburg der Jade Hochschule. Bewerbungen für den Master-Studiengang sind noch bis zum 15. Juli online möglich: ecampus.jade-hs.de.

Foto: Piet Meyer/Jade HS