Projekt AMOR

Automatisiertes Mess-System zur Untersuchung von SchalenMORphologien.

Bau von motorisierten Mikroskoptischen zur 3D-Abbildung von Mikrofossilien unter dem Mikroskop. Entwicklung eines Roboters zur automatisierten Vermessung von Mikrofossilschalen
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Forschungsgruppen
PD Dr. Michael Knappertsbusch (Projektleiter, Naturhist. Museum Basel)
Kevin Brown (Doktorand, Naturhistorisches Museum Basel)
Prof. J. Kopainsky (Fachhochschule Nordwestschweiz)
Prof. J. Eisenegger (Fachhochschule Nordwestschweiz)
Andreas Erni & Cyril Degen (Fachhochschule Nordwestschweiz)
H.-R. Rüegg (Geologisch-Paläontologisches Institut, Universität Basel)



Dieses Projekt wird vom Schweizerischen Nationalfonds finanziert, SNF Projekt No. 2100-067970 und SNF No. 200020-109258/1



Foto: Mikrofossilien
Objektträger mit montierten Mikrofossilschalen, Foto © Michael Knappertsbusch


Zur detaillierten Vermessung von Mikrofossilschalen müssen diese einzeln auf einem Objektträger in Reih und Glied von Hand fixiert und vororientiert werden. Mit Hilfe von Videokameras und bildverarbeitender Software wird anschliessend jedes Objekt unter dem Binokular manuell feinjustiert, abgebildet, digital aufbereitet und gespeichert. Eigens von uns entwickelte Computerprogramme ermöglichen es uns, die Umrisse der Mikrofossilien aus dem Gesamtbild als kartesische Koordinaten zu extrahieren. Die gewonnenen Daten werden mit einer weiteren Reihe von Spezialprogrammen analysiert und morphologische Kenngrössen der Schalen abgeleitet. Erst dann wird es möglich mit Hilfe graphischer und statistischer Analyse die Muster der Evolution der Schalen zu erkennen.


Foto: Mikroskop
Computergesteuerter Mikroskoptisch, Foto © Michael Knappertsbusch


Die Bildgewinnung zu statistischen Messverfahren ist also sehr aufwändig und zeitraubend. Um in unseren Studien über die Evolution von Foraminiferen rascher voranzukommen, möchten wir diesen Schritt automatisieren. Dazu entwickeln wir zur Zeit einen computergesteuerten motorisierten Mikroskoptisch, mit dem man jedes Mikrofossil automatisch unter das Objektiv manövrieren und orientieren kann. Bereits haben wir in Zusammenarbeit mit der Fachhochschule Nordwestschweiz einen 4-achsigen Tisch gebaut, der die Mikrofossilien vor-und zurück, links-rechts bewegen und auch kippen kann. In einer nächsten Phase wird die Regulierung der automatischen Tiefenschärfe im Mikroskop angegangen. Einmal gelöst, können die Bewegungskomponenten und Schärferegulation zu einem Gesamtsystem integriert werden. Danach erfolgt die Objekterkennung und Implementation von Messroutinen. Es bleibt also noch viel zu tun.


Foto: Kipp-Tisch
Motorisierter Kipp-Tisch, Foto © Michael Knappertsbusch


Eine nützliche Anwendung unserer bisherigen Entwicklungen hat sich bereits ergeben: Während der Vorbereitungsphasen zum Bau des obigen Tisches konnten wir einen einfachen, motorisierten Kipp-Tisch bauen, welcher es uns erlaubt, Einzelobjekte in 3D, als Stereo-Ansicht und in Form von interaktiven digitalen Filmen abzubilden. Diesem Gerät sind eine Reihe einfachster Konstruktionen vorausgegangen. Solche Techniken sind aus verschiedenen Gründen vorteilhaft: Zum einen können unersetzliche Holotypen digital von allen Seiten abgebildet und der internationalen Forschergemeinde über das Internet zur Verfügung gestellt werden, ohne dass das Material verschickt werden muss. Holotypen sind Exemplare, welche zur Erstbeschreibung einer Art herangezogen wurden, und damit als Referenz (quasi als taxonomischer „Urmeter“) dienen. Diese Holotypen dürfen nicht verloren gehen oder zerstört werden. Zweitens können unsere Abbildungen in digitalen Artenkatalogen gesammelt werden, und bilden so ein wichtiges Trainings-, Schulungsmittel für Studenten und ein Bestimmungshilfsmittel für Spezialisten (z.B. auf einem Bohrschiff). Drittens erlaubt die animierte 3D Abbildung auf dem Computer, die winzigen Objekte einem weiteren Publikum im Museum auf eine interessante Art und Weise näherzubringen.


Interaktives Digitales Modell
Weiterführende Links: http://pages.unibas.ch/museum/microfossils/index.html



Kontakt
Naturhistorisches Museum Basel
Dr. Michael Knappertsbusch
Konservator Geowissenschaften
Augustinergasse 2
Postfach
CH-4001 Basel

Tel +41 61 266 55 64
Fax +41 61 266 55 46
E-Mail michael.knappertsbusch@bs.ch