Was man in kleinem Rahmen von zu Hause kennt, wenn man schon einmal im Herbst Blätter gesammelt, getrocknet und gepresst hat, das gibt es auch in der Wissenschaft − wenn auch auf einem ganz anderen Level und mit erheblich mehr Aufwand verbunden: In Herbarien werden Pflanzen oder Pflanzenteile gesammelt, der jeweilige Name dazu geschrieben, ebenso der Sammler und der Fundort. Eine solche Sammlung dient unter anderem dazu, die archivierte Pflanze mit anderen, noch wachsenden, zu vergleichen. In der Botanik spielen Herbarien eine besonders wichtige Rolle, aber auch andere Wissenschaften, wie beispielsweise die Archäologie, können von ihnen profitieren. Nicht zuletzt bietet eine solche Sammlung auch dem Laien spannende Einblicke und eine Orientierung in der Welt der Flora. Ob Wissenschaft oder einfach „nur“ Liebhaberinteresse − wenn ein Herbarium digitalisiert wird, erhält eine breite Öffentlichkeit zur gleichen Zeit und ohne nennenswerten Aufwand Zugang zu einer riesigen Datenbank mit detailgetreuen Abbildungen und den zugehörigen Informationen.
Beeindruckende Technik für höchste Ansprüche
Ein solches Digitalisierungsprojekt läuft derzeit an der Thüringer Universitäts- und Landesbibliothek Jena (ThULB). Hier werden die riesigen Bestände (ca 4 Millionen Pflanzenbelege) des Herbarium Haussknecht (JE) (https://www.thulb.uni-jena.de/thulb/standorte/herbarium-haussknecht) digitalisiert. Benannt wurde die Sammlung nach dem Pharmazeut und Botaniker Carl Haussknecht (1838-1903), der 1896 den Grundstock dafür. Das Herbarium Haussknecht (JE) umfasst neben der Sammlung getrockneter Pflanzen und anderer Pflanzenpräparate auch eine bedeutende botanische Spezialbibliothek sowie ein Archiv zur Geschichte der Botanik. Die digitalisierten Pflanzenbelege werden der Öffentlichkeit über das virtuelle Herbarium (https://www.herbarium.uni-jena.de/32/virtuelles-herbarium) zugänglich gemacht.
Dank großzügiger Förderung des Thüringer Ministeriums für Bildung, Wissenschaft und Kultur konnte die ThULB gemeinsam mit dem Senckenberg-Institut für Pflanzenvielfalt Jena (SIP) unseren Hochleistungsscanner book2net Archive Pro A2+ erwerben, um die Digitalisierungsmöglichkeiten speziell für die Herbarbelege zu erweitern.
Der book2net Archive Pro wurde mit unserer M150 Kamera ausgestattet, bei der nun erstmals auch das neue „Focus-Stacking-Tool“ zum Einsatz kommt. Dahinter verbirgt sich eine raffinierte Methode, um jeden Bereich der zu digitalisierenden Belege detailgetreu und mit absoluter Schärfe abzubilden.
Für eine maßstabsgetreue brillante Aufnahme in hoher Auflösung, die zugleich eine gleichbleibende Schärfentiefe über die gesamte Aufnahmefläche hinweg garantiert, ist eine plane Vorlagenebene die ideale Voraussetzung.
Nun bilden aber Pflanzen oder Teile von ihnen, wie zum Beispiel Blüten, keine exakte Ebene, sondern weisen dreidimensionale Strukturen auf. Ein „Plattdrücken“ der kostbaren Unikate mittels einer Glasplatte ist undenkbar, daher findet hier nun das Focus Stacking, auch Tiefenschärfestacking oder Schichtaufnahmeverfahren genannt, Anwendung, um eine Aufnahme mit außergewöhnlicher Schärfentiefe zu erzeugen.
Das neue Fokus-Stacking-Tool
Focus Stacking ist ein Verfahren, um die Schärfentiefe eines Bildes zu maximieren. Dabei werden innerhalb kürzester Zeit mehrere Aufnahmen eines Objektes gemacht, wobei der Fokuspunkt bei jeder Aufnahme leicht verschoben wird. So wird pro Aufnahme schrittweise jeweils ein neuer, nur ganz kleiner Bereich präzise erfasst. Diese Aufnahmen werden anschließend mithilfe der Software quasi gestapelt, d.h. so kombiniert, dass nur die scharfen Bereiche jedes Fotos in das Endbild integriert werden. So erhält man als Endergebnis ein durchgängig scharfes Bild mit maximalem Detailreichtum.
Beim book2net Archive Pro wird dabei die Kamera über den Motorfokus für jede Aufnahme auf dem Kameraschlitten manuell oder automatisch in eine neue Position gefahren, um die Fokusebene zu ändern. Die sichere Fixierung am Schlitten verhindert zugleich jegliche Verschiebungen oder Verzerrungen. Das Ergebnis ist ein gestochen scharfes Bild von unglaublichem Detailreichtum, welche der Wissenschaft neue Informationen für Analysen und Vergleiche liefern kann und für den Laien ein echter Hingucker ist.
Focus Stacking ist aber nicht nur für die Digitalisierung von Herbarien die ideale Lösung, sondern bietet sich für alle Sammlungen an, deren Objekte dreidimensionale Strukturen aufweisen und deren Details genauer in Augenschein genommen werden sollen: ob Insekten, Münzen, Tonscherben, Textilfragmente etc. – den Einsatzmöglichkeiten sind kaum Grenzen gesetzt.
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