vividus Wissenschaftsverlag

3D-Dokumentationen in der Archäologie
Lehrbuch zu foto- und videobasierten Kampagnen mit Kameras, Multicoptern und Mini-U-Booten
mit vielen Beispielen, Videos, Daten und Tipps aus der Praxis

Autor: Marco Block-Berlitz

Zielgruppe

Das Buch richtet sich an Studierende der Archäologie in Grund- und Hauptstudium und alle Interessierten, die eine praktisch orientierte Einführung in das Thema foto- und videobasierte 3D-Dokumentationen suchen. Die im Buch vorgestellten technischen und algorithmischen Grundlagen eignen sich auch für das Studium der Archäoinformatik und bedienen damit die Schnittstelle zwischen Archäologie und Informatik.

1. Auflage

Die Anwendung fotobasierter 3D-Rekonstruktionen hat sich als äußerst nützliches Instrument in der archäologischen Dokumentationspraxis über und unter Wasser etabliert. Dieses Buch bietet einen umfassenden Einblick in das Thema und liefert wesentliche Informationen zu den angewandten Methoden, um in der Praxis erfolgreiche Ergebnisse zu erzielen. Dabei wird die Photogrammetrie um den Aspekt der Videogrammetrie erweitert, wobei die Vor- und Nachteile beider Verfahren eingehend untersucht werden. Zur optimalen Nutzung der Vorteile beider Ansätze wird am Ende des Buches eine kombinierte Herangehensweise vorgeschlagen. Da viele Lösungen und Inhalte des Buches aus der praktischen Dokumentationsarbeit im archäologischen Bereich der letzten Jahre resultieren, stellt das Buch auch aus der rein praktischen Perspektive einen wertvollen Beitrag für den Einsatz der Methoden in der archäologischen Dokumentation dar. Zahlreiche Datenpakete aus verschiedenen nationalen und internationalen Dokumentations-kampagnen werden diskutiert und zur Verfügung gestellt. Weiterhin wird im Buch aufgezeigt, wie sich Kameras, Multicopter und Mini-U-Boote erfolgreich in der Dokumentationspraxis eingesetzt und insbesondere sicher gehandhabt werden können.

Für die effiziente Arbeit mit dem Buch werden san vielen Stellen Videos bereitgestellt. Diese stehen auf der Webseite ebenfalls zur Verfügung und können durch die vorhandenen QR-Codes im Buch direkt über ein Smartphone oder Tablet abgespielt werden.

Am Ende jedes Kapitels gibt es neben einer Zusammenfassung mit weiterführenden Literaturhinweisen auch eine Aufgabensammlung und einen ausführlichen Praktikumsteil.

Hintergrund zum Buch

Das Buch ist aus den Erfahrungen, Projektarbeiten und Dokumentations-kampagnen der letzten Jahre an der Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (HTW Dresden) entstanden. Das vorliegende Buch hat nicht den Anspruch auf Vollständigkeit, sondern möchte vielmehr den Einsatz von photo- und videogrammetrischen Methoden motivieren und aufzeigen.

Die vorliegenden Ergebnisse sind durch die Zusammenarbeit mit vielen Beteiligten entstanden, denen im Vorwort des Buches gedankt wird.

Buchinhalt

Kapitel 1 leitet in den Einsatz von 3D-Dokumentationen in der Archäologie ein und klärt den Begriff 3D-Rekonstruktion. Die Basis von vielen 3D-Rekonstruktionen stellt die Fotografie dar. Kapitel 2 führt in die Besonderheiten der Fotografie im archäologischen Kontext, in die digitale Repräsentation von Bildern und in die Bildverarbeitung ein. Notwendige Grundlagen aus Photo- und Videogrammetrie werden in Kapitel 3 vorgestellt und liefern ein wichtiges Fundament für weitere Überlegungen.

In Kapitel 4 wird der sichere Einsatz von Multicoptern bei archäologischen Dokumentationen ausführlich vorgestellt. Kapitel 5 widmet sich verschiedenen Aufnahmestrategien. Pilotinnen und Piloten sollten in der Lage sein, diese händisch durchführen zu können. Diese Aufnahmestrategien bilden die Grundlage für automatisierte Befliegungskampagnen, die in Kapitel 6 vorgestellt werden. Anschließend werden die Themen Georeferenzierung und Skalierung von 3D-Modellen in Kapitel 7 beschrieben. Kapitel 8 untersucht die Möglichkeiten von archäologischen Unterwasserdokumentationen mit Mini-U-Booten. In Kapitel 9 werden dazu Bildverbesserungsverfahren von Unterwasseraufnahmen vorgestellt.

Anhand verschiedener Beispiele über und unter Wasser stellt Kapitel 10 den erfolgreichen Einsatz der Videogrammetriemethode in der Praxis vor. Kapitel 11 kombiniert die Vorteile der beiden Strategien aus Photo- und Videogrammetrie. Im Abschlusskapitel 12 nehmen wir die wichtigen Aspekte Planung und Durchführung von Dokumentationskampagnen genauer in den Fokus.

Das komplette Inhaltsverzeichnis des Buches (1. Auflage):
INHALTSVERZEICHNIS [PDF 108 KB]

Zum Autor

Marco Block-Berlitz hat 2009 an der Freien Universität Berlin promoviert und von 2009-2012 an der Mediadesign Hochschule in Berlin als Professor für Gamedesign und Gamedevelopment gelehrt. Seit 2012 ist er Professor für Computergrafik an der Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden. Im Jahr 2023 hat er an der Freien Universität Berlin habilitiert und ist seit April 2023 Privatdozent am Fachbereich Mathematik und Informatik.

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Projektpatenschaft Straßenkinder e.V.

Der Verein Straßenkinder e.V. hat es sich zum Ziel gemacht, durch Wiedereingliederung Straßenkinder schnellstmöglich von der Straße zu holen und präventiv gegen einen sozialen Abstieg mit Bildungs- und Integrationsangeboten zu arbeiten. Zum Leistungsangebot des Vereins zählen für Straßenkinder im sozialen Brennpunkt in Berlin der Kontaktaufbau, aufsuchende Straßensozialarbeit, eine sozial- und anwaltliche Rechtsberatung, Erlebnispädagogik, Reintegrationsfreizeiten, eine Notversorgung, Anlaufstellen mit festen Kontakt- und Hilfemöglichkeiten und eine Nachbetreuung:
https://strassenkinder-ev.de/

Mit diesem Buch möchte ich einen Beitrag für den Verein Straßenkinder e.V. leisten. Im Namen meiner Eltern fließen 5% direkt aus dem Buchverkauf in das Patenprojekt.

Marco Block-Berlitz

Probekapitel

Um einen Einblick in den Inhalt des Buches zu geben, wurde ein Buchkapitel als Probekapitel zur Verfügung gestellt:

KAPITEL 5: Aufnahmestrategien bei Befliegungskampagnen [PDF 16.6 MB]

Das Kapitel stellt ein wichtiges Werkzeug für das Verständnis von Aufnahmestrategien dar.

Dozentenmaterial

Aktuelle Folienmaterialien stehen auch für Dozenten zur Verfügung. Stellen Sie uns dazu einfach eine Anfrage und teilen uns mit, bei welcher Veranstaltung Sie die Materialien einsetzen wollen:

DOZENTENANFRAGE

Datenpakete für Praktikumsteile

Hier befinden sich Datensätze (sortiert nach Reihenfolge im Buch), die sich gut für praktische Übungen eignen. Die Aufnahmen können unter Angabe des Buches als Referenz (siehe z. B. [1]) frei verwendet werden:

haldlake_20_sekunden_2019.zip [ZIP 128 MB]
80 Aufnahmen mit 1980x1080 Pixel, DJI Phantom 4 Pro

schildkroete_erde_an_zukunft_kika_2019.zip [ZIP 41 MB]
333 Aufnahmen mit 1980x1080 Pixel, GoPro Hero 4 BE

smallTemple.mp4 [MP4 87 MB]
Video mit 3840x2160 Pixel, 20 sek, 15 fps, GoPro Hero 2

pulaArena_2017.zip [ZIP 188 MB]
242 Aufnahmen mit 1280x720 Pixel, DJI Phantom 4 Pro

karabalgas.kml [2 KB]
KML-Datei, Karabalgas, Orchontal (Mongolei)

mongolei_2018.zip [ZIP 887 MB]
165 Aufnahmen mit 4000x3000 Pixel, DJI Phantom 4 Pro

degaron_2014.zip [ZIP 587 MB]
76 Aufnahmen mit 5184x3456 Pixel, Canon EOS 600D

surin_islands_human_documentation_2016.zip [ZIP 70 MB]
246 Aufnahmen mit 1980x1080 Pixel, GoPro Hero 3

sandstein_saeule_2023.mp4 [MP4 34 MB]
Video mit 1980x1080 Pixel, 34 sek, 30 fps, Smartphone Samsung Galaxy S20 FE 5G

tombs_of_the_kings_2023.mp4 [MP4 92 MB]
Video mit 1980x1080 Pixel, 82 sek, 30 fps, Smartphone Samsung Galaxy S20 FE 5G

steinabdruck_pfote.mp4 [MP4 91 MB]
Video mit 1980x1080 Pixel, 38 sek, 30 fps, Smartphone Samsung Galaxy S20 FE 5G

steinschuessel.mp4 [MP4 315 MB]
Video mit 1980x1080 Pixel, 112 sek, 30 fps, Smartphone Samsung Galaxy S20 FE 5G

schildkroete_karakorum_2018.zip [ZIP 153 MB]
424 Aufnahmen mit 1980x1080 Pixel, Smartphone Samsung Galaxy S20 FE 5G

[1] Block-Berlitz, Marco: "3D-Dokumentationen in der Archäologie - Lehrbuch zu foto- und videobasierten Kampagnen mit Kameras, Multicoptern und Mini-U-Booten mit vielen Beispielen, Videos, Daten und Tipps aus der Praxis", 1. Auflage, ISBN: 978-3-949667-04-6, vividus Wissenschaftsverlag, 2023

Videomaterialien

Für die erste Auflage wurden mehr als 30 Videos bereitgestellt und über QR-Codes im Buch direkt verfügbar gemacht. Hier befindet sich die Liste der aktuellen Videos auf einer eigenen Webseite:

VIDEOSAMMLUNG

Checklisten und Protokolle

Hier befinden sich verschiedene Checklisten und Protokolle für den Einsatz von Multicoptern und Mini-U-Booten, die unter Angabe der Referenz (siehe z. B. [1]) frei verwendet werden dürfen:

Flugprotokoll.pdf [124 KB]

Diving-Protocol.pdf [96 KB]
Erster Tauchgang -1- Inbetriebnahme.pdf [131 KB]
Erster Tauchgang -2- UUV Ablaufen und Aufnahme.pdf [122 KB]
Erster Tauchgang -3- UUV Auftauchen und Herausnehmen.pdf [116 KB]
Wiederholungstauchgang -4- UUV Ablaufen und Aufnahme.pdf [117 KB]
FAILSAFE Drucktest.pdf [110 KB]

[1] Block-Berlitz, Marco: "3D-Dokumentationen in der Archäologie - Lehrbuch zu foto- und videobasierten Kampagnen mit Kameras, Multicoptern und Mini-U-Booten mit vielen Beispielen, Videos, Daten und Tipps aus der Praxis", 1. Auflage, ISBN: 978-3-949667-04-6, vividus Wissenschaftsverlag, 2023

Bucherrata

Eine aktuelle Liste der bereits im Buch gefundenen Fehler bedindet sich hier:

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Haben Sie Fehler im Buch entdeckt? Dann lassen Sie uns den Inhalt gemeinsam besser machen. Herzlichen Dank:

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Softwarepakete

Hier befinden sich verschiedene Softwarepakete, die für die praktischen Aufgaben zum Ausprobieren gut geeignet sind. Es handelt sich dabei allerdings um Softwarepakete in einem experimentellen Zustand. Die Installation und Verwendung der Pakete finden unter eigenem Risiko statt. Gegenöber Autor und Verlag können deshalb keine Ansprüche geltend gemacht werden. Die Softwarepakete können unter Angabe der beiden Referenzen (siehe z. B. [1] und [2]) verwendet werden und unterliegen der CC BY-NC 4.0:

jundistortion_64bit.zip [ZIP 194 MB]
JUndistortion - Version 2023_04_06, Camera calibration tool based on OpenCV

jkeyframer_light_64bit.zip [ZIP 33 MB]
JKeyframer Light - Version 1.0, Keyframe selection tool based on OpenCV

[1] Block-Berlitz, Marco: "3D-Dokumentationen in der Archäologie - Lehrbuch zu foto- und videobasierten Kampagnen mit Kameras, Multicoptern und Mini-U-Booten mit vielen Beispielen, Videos, Daten und Tipps aus der Praxis", 1. Auflage, ISBN: 978-3-949667-04-6, vividus Wissenschaftsverlag, 2023
[2] OpenCV, Version 2.4.13

Das folgende Softwarepaket kann unter Angabe der beiden Referenzen (siehe z. B. [3] und [2]) verwendet werden und unterliegt der CC BY-NC 4.0:

jenhancer_64bit.zip [ZIP 194 MB]
JEnhancer - Version 2023_12_01, Image enhancement tool for underwater images based on OpenCV

[3] Block M., Gehmlich B., Hettmanczyk D.: "Automatic Underwater Image Enhancement using Improved Dark Channel Prior", In: Journal of Studies in Digital Heritage, Indiana University, Vol. 1, No. 2, pp. 566-589, 2017

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