Erinnern Sie sich an das erstaunliche Bild einer Lawine auf dem Mars im Jahr 2008, die von der HiRISE-Kamera auf dem Mars Reconnaissance Orbiter aufgenommen wurde? Bernhard Braun von UnmannedSpaceflight.com hat jetzt verschiedene 3D-Ansichten des Ereignisses erstellt und mit einer von ihm entwickelten speziellen Software, die dreidimensionale Bilder aus einem zweidimensionalen Bild erstellen kann, nie zuvor gesehene Beobachtungen vom Boden aus durchgeführt. Normalerweise benötigen Sie zum Erstellen eines 3D-Bilds mindestens zwei Bilder, oder Sie müssen Bilder mit Daten von einem Instrument wie einem Laserhöhenmesser kombinieren. Mit dem photoklinometrischen 3D-Rekonstruktionsalgorithmus für Einzelbilder von Braun, der auch als „Form aus Schattierung“ bezeichnet wird, kann die Form dreidimensionaler Objekte aus der Schattierung in einem zweidimensionalen Bild wiederhergestellt werden. Braun sagte dem Space Magazine, dass einer der Bereiche, die er seit der Entwicklung der Software „vom Boden aus besuchen“ wollte, die berühmte Staublawine ist, die HiRISE live in Aktion gefangen hat. Seine Bilder bieten einen völlig neuen - und atemberaubenden - Blick auf den Mars.
Braun sagte, dass die Software nützlich ist, um verschiedene Bereiche von Interesse zu betrachten, insbesondere wenn wir noch keine anderen (d. H. Stereobildbasierten) detaillierten 3D-Rekonstruktionen haben. Zuvor haben wir im Space Magazine 3D-Filme gezeigt, die Doug Ellision und andere von UnmannedSpaceflight.com aus HiRISE DEMs (Digitial Elevation Models) erstellt haben, bei denen es sich um ein Raster oder eine Rasterdatei handelt, die Höhenwerte an regelmäßig beabstandeten Punkten oder Pfosten beschreibt . HiRISE DEMs bestehen aus zwei hochauflösenden Bildern desselben Bereichs, die vom Raumschiff aus unterschiedlichen Blickwinkeln aufgenommen wurden. Die Leute von HiRISE sagen, dass das Erstellen eines DEM kompliziert ist und hochentwickelte Software und viel Zeit erfordert, sowohl Rechenzeit als auch Arbeitsstunden.
Die Software von Braun (obwohl die Entwicklung einige Zeit in Anspruch nahm) ermöglicht eine moderate Verarbeitungszeit von etwa 15 Minuten pro Bild mit mittlerer Auflösung und etwa 2 Gigabyte Speicher. Außerdem wurde beim Rendern der Oberfläche keine Texturierung oder zusätzliche Färbung / Schattierung angewendet, und jedes sichtbare Detail ist bis auf Pixelebene echtes 3D.
Braun glaubt jedoch nicht, dass seine Methode den Bemühungen des HiRISE-Teams in irgendeiner Weise „überlegen“ ist.
"Ganz im Gegenteil", sagte er mir per E-Mail. „Traditionell werden Einzelbild-Form-aus-Schattierungsmethoden wie die von mir entwickelte als Ergänzung zu den Mehrbildmethoden (Stereo) angesehen, da die Schwächen einer Methode (große Verzerrungen bei Einzelbildmethoden im Vergleich zu Einzelbildmethoden) weniger Detailauflösung bei Mehrbildmethoden) ist die Stärke des anderen. Außerdem sind die offiziellen HiRISE-DEMs im Allgemeinen genauer bei der exakten Wiedergabe absoluter Geländehöhen (auch unter Verwendung einer Höhenmesser-basierten Kalibrierung), was für den wissenschaftlichen Gebrauch wichtig ist, während meine DEMs weniger gut kalibriert sind, da sie hauptsächlich für Visualisierungszwecke gedacht sind. “
Der Hauptvorteil der Einzelbildmethode besteht darin, dass sie für nahezu beliebige Bilder von Bereichen verwendet werden kann, in denen noch keine 3D-Abdeckung vorhanden ist, z. B. für die Erfassung eines Ereignisses wie einer Lawine.
„In gewisser Weise öffnet es die Tür zu einer völlig neuen Ansicht großer vorhandener Nur-2D-Datensätze, sagte Braun. "Derzeit arbeite ich beispielsweise an einer Erweiterung der Methode auf Radarbilder für hochauflösende 3D-Rekonstruktionen der hochauflösenden Venus Magellan-Datensätze."
Brauns Softwaremethode könnte eher als Kunstform angesehen werden.
„Ich betrachte meine Software und Algorithmen weniger als ein wissenschaftliches Messinstrument“, sagte mir Braun in einer E-Mail, „sondern eher als ein Werkzeug zur Visualisierung, das ein bisschen künstlerische Lizenz hinterlässt, einen Grad an Interpretationsfreiheit, dh die Mittel dafür Erstellen von atmosphärischen Bildern und es sind diese Bilder, die das eigentliche „publizierbare Endprodukt“ des gesamten Prozesses sind. Die Algorithmen und die Software sind sozusagen nur der „Pinsel und die Staffelei des Malers“ oder die virtuelle Kamera des Fotografen. “
Emily Lakdawalla hat das Warum und Wie des gesamten Prozesses im Blog der Planetary Society wunderbar erklärt: (Gehen Sie dorthin, wenn Sie eine detailliertere Beschreibung wünschen.) „Stellen Sie sich ein zerknittertes Stück Papier vor, das von einem Scheinwerfer beleuchtet wird. Facetten des zerknitterten Papiers, die senkrecht zum Scheinwerfer stehen, erscheinen am hellsten. Vom Scheinwerfer weg geneigte Facetten erscheinen dunkel. Wenn Sie davon ausgehen, dass alles auf dem Bild das Licht auf dieselbe Weise reflektiert, können Sie anhand seiner Albedo oder Helligkeit erkennen, ob es zur Lichtquelle hin oder von dieser weg geneigt ist. ”
Oben ist das Originalbild von HiRISE. Denken Sie beim Betrachten dieser Bilder daran, dass es sich bei dieser besonderen Steilküste auf dem Mars um eine hohe Klippe handelt, die über 700 m hoch ist und bei über 60 Grad abfällt. Eine Mischung aus Eis, Stein und Staub ist zu sehen, die in der Zeit gefroren ist, während sie den Hang hinunterstürzt und eine Staubwolke ausstößt, während sich die Trümmer auf dem sanften Hang am Boden der Klippe niederzulassen beginnen. Die ausgestoßene Wolke hat einen Durchmesser von ungefähr 180 Metern und erstreckt sich ungefähr 190 Meter über den Fuß der Klippe hinaus.
Braun sagte uns, dass er an einigen neuen Bildern arbeitet, die wir hoffentlich bald mit Ihnen teilen können, und wir danken ihm, dass wir die Lawinenbilder im Space Magazine veröffentlichen dürfen.
Folgen Sie diesem Link, um Brauns gesamte Galerie mit wundervollen 3D-Farbwiedergaben der Lawine anzusehen, die aus dem ursprünglich veröffentlichten HiRISE-Bild abgeleitet wurden und unter verschiedenen Betrachtungspositionen und Lichtquellenrichtungen gerendert wurden.
