Jak zrobić rentgen zabytku metalowego?

W nawiązaniu do poprzedniego wpisu.

To powszechnie stosowana metoda nie tylko stanowiąca pomoc dla konserwatorów zabytków metalowych, ale także pozwalająca ujawnić nieczytelne gołym okiem szczegóły technologiczne lub np. zdobienie. Potrzebny jest oczywiście aparat rentgenowski. Jeśli go nie mamy i w okolicy nie ma szpitali, robimy to tak:

Potrzebne nam zdjęcie zabytku. W tym przypadku jest to czekan prezentowany na wystawie w krakowskim Muzeum Archeologicznym (mam nadzieję, że nie łamię jakiś praw autorskich – nie pamiętam by były tam zakazy fotografowania, zdjęcie zrobiłem już jakiś czas temu). Po drobnych korektach (usunięcie tła)…

Potrzebujemy też fotografi jakiegoś porowatego kamienia. Idealny byłby pumeks. Z braku laku znalazłem gdzieś w sieci takie coś (niestety nie pamiętam już gdzie):

Otwieramy obie fotki w Gimp i wykorzystujemy narzędzie inwersja:

W ten sposób otrzymujemy negatywowy widok naszych zdjęć. Teraz wystarczy pobawić się kolorami, jasnością i kontrastem:

Oba zdjęcia, jako warstwy powinny znaleźć się w jednym oknie roboczym. Trzeba wykorzystać opcję „krycie”. Można zmultiplikować warstwy (metodą: kopiuj – wklej); nieznacznie przesunięte wobec siebie będą udawały błędy aparatu rentgenowskiego. Przydatne może być też narzędzie „rozmywanie” i zwykły „pędzel” (ustawiony na słabe krycie). Oczywiście można całość podpicować filtrem „rozmywanie”.

Da się to zrobić lepiej, ale to co wychodzi to efekt zaledwie 2 – 3 minut pracy. Jak na tak krótki czas nie jest źle:

W następnym odcinku nauczymy się, jak przy pomocy Gimpa odkryć na stanowisku archeologicznym drewnianą studnię zrębową kultury łużyckiej, z okresu halsztackiego 😉

Dokumentacja terenowa w Qgis – post scriptum

W dwóch wpisach było o tym jak (krok 1 i krok2). Tematu oczywiście nie wyczerpałem, więc może pojawią się kroki następne, zwłaszcza, że pyarchinit, o którym pisałem ma już wersję 0.4, a w związku z tym kilka nowych opcji (o których napiszę za jakiś czas). Na razie, ponieważ gil rzuca mi się na mózgownicę w związku z przeziębieniem, podrzucę kilka screenów, pokazujących co może się narodzić ze związku Qgis i Gimpa.

W końcu można by powiedzieć: po cóż to wszystko? Czy nie można prowadzić dokumentacji tak, jak robiło się to od lat? Oczywiście, że można, zwłaszcza, że urzędy konserwatorskie nadal preferują skoroszyt z kartkami i teczkę papierów milimetrowych. Można to nawet zrozumieć – papier jest interfejsem uniwersalnym, podczas gdy wszelkiego rodzaju elektroniczne formy zapisu mają tendencje do starzenia się. W końcu nawet pliki AutoCADa zmieniają się wraz z każdą kolejną wersją (to aluzja do znakomitego archeologa, który promuje to oprogramowanie w środowisku). A trudno wymagać by państwowy urząd był na bieżąco z oprogramowaniem. Któż więc zagwarantuje nam, że zakupione za grube pieniądze oprogramowanie nadal będzie coś warte za 10 lat (przypomnę, że opracowanie wyników dużych badań do publikacji to niekiedy znacznie więcej)?

Nie będę brnął w dyskusję na ten temat (choć mam swoje zdanie, a właściwie tylko dwa wyrazy: „otwarte standardy”). Napiszę jedynie, że GIS dla archeologa to pomoc. pomoc zarówno w procesie dokumentacji (bo umożliwia i wymusza uporządkowanie danych i szybki do nich dostęp), jak i analizy. Gdzie indziej można by oglądać plany własnych badań w szerszym kontekście, jak na screenie powyżej?

Kolejne warstwy map pozwalają oglądać wyniki badań na tle zdjęć lotniczych…

… albo map archiwalnych. Przy okazji podaję namiary na mapy archiwalne:

Mapster – dostęp do serwisów z mapami WIG i niemieckimi;

Archiwalne Mapy Pomorza Gdańskiego

mapy.ziomal.org – kupa rozmaitych map archiwalnych, czasami nieco nieuporządkowane, ale warto poświęcić czas na przeglądanie

Brać, wybierać, przebierać. Dzięki Qgis wszystkiemu można nadać georeferencje.

Numerycznych Modeli Terenu w tej skali w sieci nie ma (na pewno?). Ale zawsze można sobie sprawić w CODGIK. Później można to przeglądać w GRASS, za pośrednictwem wtyczki w Qgis, albo w łatwiejszym w obsłudze programie SAGA.

SAGA to program, którym kiedyś będę musiał się zająć szerzej – ma sporo opcji różnorodnych analiz opartych na warstwach rastrowych.

Pamiętacie wpis o dokumentacji w Gimp? Ortofotoplan stworzony w Gimpie można importować do Qgis i nadawać mu georeferencje (nawiasem mówiąc: wspomniany GRASS umożliwia mozaikowanie). Na zrzucie powyżej widać komplet takich planów na tle mapy 1:25000 (te grubaśne czarne linie to warstwice).

A tutaj już powiększenie i wyświetlenie kolejnych warstw. Tworzą je mniejsze ortofotoplany zrobione dla poszczególnych obiektów (grobów) po eksploracji wypełnisk, na tle warstwy zbudowanej ze zdjęć zrobionych na stropie calca i obiektów, bezpośrednio po zdjęciu humusu.

Taki zestaw może służyć do dalszej obróbki, czyli wektoryzacji. Przy tej okazji powstają tabele zawierające dane alfanumeryczne, czyli informacje o obiekcie oraz odnośniki do dalszych zasobów (zdjęć, rysunków dokumentacyjnych, plików tekstowych). Wszystko w jednym miejscu, dostęp błyskawiczny, informacja pełna.

Co najważniejsze – wszystko to za darmochę. Wraz z Gimpem do obróbki grafiki rastrowej, Inkscape do grafiki wektorowej oraz Stratify (do tworzenia diagramów Harrisa i analiz stratygraficznych) pomagają stworzyć kompletne biurko archeologa. Można je oczywiście uzupełniać przez programy CAD (np. qcad), bazy danych (Postgre – jako interfejs może  tu posłużyć Qgis!), czy oprogramowanie do modelowania 3D. Wszystko bez nakładów finansowych, za darmochę, w większości OpenSource (poza Stratify).

No ale zawsze można pozostać przy papierze milimetrowym i ołówku…

Nowy Gimp 2.6

Nowy Gimp w wersji 2.6 ukazał się już jakiś czas temu (1.10.2008) przynosząc ze sobą długo wyczekiwaną bibliotekę gegl, a wraz z nią między innymi mozliwość wykorzystywania w obrazkach więcej niż dotychczasowe 8 bitów na kanał (dotąd jedynym chyba open-source’owym mającym takie możliwości był digikam). Póki co nowego Gimpa nie ma jeszcze w podstawowych repozytoriach popularnych dystrybucji. Są osoby, którzy specjalnie dla niego instalują sobie niestabilne jeszcze wersje Ubuntu 8.10 (poszukajcie w blogach WP).

Istnieje metoda łatwiesza, w której nie ma potrzeby narażania się na ewentualne problemy z niestabilnymi systemami. Na stronie getdeb znajdziesz pliki deb do instalacji na Ubuntu 8.04 (wersja 2.6.1). Ściągnij wszystkie i zainstaluj. Sprawdzone – działa.

Interfejs programu nie zmienił się znacząco. To dobra nowina dla mnie, gorsza dla osób przyzwyczajonych do innych programów.

GEGL póki co jest funkcją opcjonalną.

Nowa wersja (2.6.0) jest też już dostępna na MacOSX w Softpedii. To wersja eksperymentalna, działająca natywnie pod interfejsem Aqua.  Nie ma więc potrzeby uruchamiania X11, jak to było w dotychczasowych wersjach (por. poprzedni post), co skutkuje większą responsywnością i płynnością działania. Niestety może powodować błędy (por. strona dewelopera). Jest też dostępna nowsza wersja programu (2.6.1) na stronie Gimp on OSX. Ta jednak nadal potrzebuje uruchomienia X11. Z moich doświadczeń wynika, że praca w wersji 2.4.7 na X11 jest na tyle uciążliwa, że przyjemniej jest odpalić sobie wirtualną maszynę z linuksem i tam uruchamiać Gimpa.

Teraz czekam na digikam dla MacOSX. Instalację można już teoretycznie zrobić – wymaga to sporo pracy i finka, ale ponoć nie działa zbyt stabilnie. Wersja 0.10 ukazała się już na Windows, więc może i makowa będzie wkrótce?

Dokumentacja zabytków – obróbka w Gimp – cz.1

Gimp oprócz tego, że pomóc nam może w przygotowaniu efektownej dokumentacji polowej, pomaga także w obróbce fotografii zabytków. W terenie nie zawsze mamy możliwość zrobienia dobrego zdjęcia zabytku, a później może okazać się, że zabrakło nam czasu na przygotowanie odpowiedniego studia. Ostatecznie możemy pokazać jedynie takie zdjęcie:

Zabytek widoczny jest dobrze, zdjęcie jest wyraźne i nawet nie najgorzej oświetlone, problem polega na tym, że tło nie jest może najbardziej atrakcyjne, nie wspominając o miarce… Na szczęście z pomocą przychodzi nam Gimp. Ładujemy obrazek do programu:

W narożniku okna edycji obrazka musimy odnaleźć ikonkę szybkiej maski:

Po wybraniu szybkiej maski obrazek pokryje się czerwonym kolorem. Z paska narzędziowego wybieramy narzędzie myszki. Pamiętajmy, że rozmiarem powierzchni narzędzia możemy płynnie regulować na pasku narzędziowym. Myszką wycieramy powierzchnię obrazka:

Należy zrobić to możliwie dokładnie. Mniej więcej na tym etapie należy zaznaczyć skalę. Przy pomocy prowadnic zaznaczamy odległość jednostki skali na zdjęciu:

Skąd wziąć prowadnice? Przy pomocy narzędzia „przesunięcie” można je „wyciągnąć” z lewego boku okna roboczego: kursor naprowadź na lewy bok okna roboczego obrazka, wciśnij lewy przycisk myszy i wyprowadź prowadnicę…

Następnym krokiem powinno być odznaczenie ikony szybkiej maski. W ten sposób nasz zabytek będzie objęty zaznaczeniem:

Teraz powinniśmy odwrócić zaznaczenie, korzystając ze stosownej opcji w menu obrazka i zakładce „zaznaczenie”:

Kiedy zaznaczenie zostanie odwrócone, korzystając z narzędzia „wypełnienie kubełkiem” na pasku narzędziowym wypełniamy całą powierzchnię obrazka (poza zabytkiem oczywiście) dowolnym wybranym przez nas kolorem, najlepiej możliwie neutralnym. Pomiędzy prowadnice wrysowujemy skalę liniową i:

Obrazek mamy gotowy. Wygląda chyba nieco lepiej niż wersja z krzesłem?

Możemy oczywiście jako tło użyć jakiś sympatyczny gradient, tylko po co?

Dokumentacja archeologiczna z użyciem Gimp – cz. 2

W poprzednim wpisie pojawił się tutorial skupiony na nadaniu cech metrycznych (w odpowiedniej skali) zdjęciom dokumentacyjnym. Co zrobić w sytuacji, w której jedno zdjęcie to za mało? Gdy chcemy wykonać dokumentację (ortofotograficzną) większej przestrzeni – spągu wykopu (plan) lub przekroju (tzw. profil)? Damy radę także i w tej sytuacji.

Etap I: – wykonywanie zdjęcia w terenie.

• Właściwie wszystkie uwagi wymienione w poprzednim tutorialu zachowują swoje znaczenie, z tym, że wzrasta dokumentowana powierzchnia.
• Wykonując zdjęcia starajmy się by obejmowały moduł siatki wraz z pewnym kontekstem, lub większą liczbę modułów (im większa, tym większe będą później błędy wynikające choćby z dystorsji).
• Warto notować kolejność wykonywanych zdjęć, bądź wykonywać je zgodnie z określonym systemem, tak by później nie było wątpliwości co do czego dopasować. Obróbkę komputerową najlepiej wykonywać w łączności ze strukturami odsłanianymi w terenie (przydaje się laptop).

Etap II:

• Przeprowadzamy konfigurację siatki pomocniczej, zgodnie z uwagami zamieszczonymi w poprzednim tutorialu.
• Poszczególne zdjęcia składowe otwieramy w osobnych oknach:

Na fotografii zaznaczamy wyłącznie przestrzeń, którą potrzebujemy przenieść do obrazka, nie ma potrzeby kopiowanie całości. Posługujemy się oczywiście narzędziem prostokątnego zaznaczania z paska narzędziowego i skrótem klawiaturowym Ctrl+c (kopiowanie) oraz Ctrl+v (wklejanie):

Po wklejeniu zdjęcia należy nadać mu atrybuty nowej warstwy. Dla ułatwienia wartwom można nadawać specjalne nazwy, choć nie jest to konieczne. Nadać atrybuty warstwy możemy w dwojaki sposób: z menu obrazka wybrać zakładkę „warstwa” i „nowa warstwa” lub zrobić to z okienka warstw klikając prawym klawiszem myszy:

Gdyby okazało się, że wklejone zdjęcie jest zbyt duże możemy skorzystać z narzędzia skalowania na pasku narzędzi Gimp. Aby proporcjonalnemu zmniejszeniu uległy wszystkie wymiary (wysokość i szerokość) wciśnij na okienku dialogowym ikonkę łańcucha. Pomniejszanie wykonujemy przeciągając narożny uchwyt:

Kolejny krok to dopasowanie obrazka do siatki pomocniczej. Oczywiście za pomocą narzędzia „Perspektywa”, z paska narzędziowego:

Kiedy uda nam się już dopasować punkty przecięcia siatki utrwalone na zdjęciu z siatką pomocniczą obrazka powinniśmy skorzystać z narzędzia „zaznaczenie prostokątne”. Za jego pomocą zaznaczamy wzdłuż linii siatki pomocniczej, fragment zdjęcia, który ma pozostać na obrazku, tak, by można było do niego dopasować kolejne elementy (kolejne fotografie). Zaznaczamy obszar i przycinamy go (zakładka „warstwa” i opcja „kadruj według zaznaczenia”):

W analogiczny sposób postępujemy z kolejnymi zdjęciami. Ponieważ pracujemy na warstwach, na etapie ich wstępnej obróbki nie musimy się przejmować ich właściwym złożeniem ze sobą:

Dopiero, kiedy przytniemy nową warstwę (zgodnie z liniami siatki pomocniczej!) rozpoczynamy dopasowywanie do reszty obrazka (pamiętajmy też, by po przycięciu warstwy do pożądanych wymiarów usunąć zaznaczenie – w menu obrazka „zaznaczenie” i opcja „nic”) :

Kiedy dopasujemy już wszystkie elementy zapisujemy obrazek w formacie Gimp (xcf). Następnie z menu obrazka, z zakładki „obraz” wybierz opcję „spłaszcz obraz”. Przy pomocy np. gumki (lub zaznacz i wypełń białym kolorem) usuń zbędne elementy obrazka. Pamiętaj by dodać do niego linie siatki oraz metrykę. W efekcie otrzymasz gotowy obrazek:

Całkowicie analogicznie będzie to wyglądało z planem:

A nawet z licami murów lub konstrukcjami drewnianymi :

O czym warto pamiętać? Bardzo ważne jest, aby na zdjęciach nie było cieni rzucanych przez drzewa, ludzi lub budynki. Najlepiej wykonywać je na identycznych ustawieniach aparatu w identycznych warunkach oświetleniowych, tak by uniknąć różnic wynikających z balansu bieli, ekspozycji etc. Im większe wystąpią różnice, tym więcej pracy będziemy musieli włożyć w taką obróbkę fotografii by uniknąć kontrastów, pomiędzy poszczególnymi elementami wynikających z odmiennej kolorystyki i naświetlenia zdjęcia.

Oczywiście tak przygotowane zdjęcie może stanowić podstawę do naniesienia na nie warstwy interpretacyjnej z zaznaczonymi stykami warstw, ich numerami etc. Może stanowić także podstawę do wykonania rysunku czarno – białego lub kolorowego, rastrowego lub wektorowego.

Dokumentacja archeologiczna z użyciem Gimp – cz.1

Gimp jest wspaniałym narzędziem, które wykorzystać możemy do pracy nad dokumentacją archeologiczną. Jego zaletą jest otwartość i darmowość oraz na prawdę spore możliwości edycji obrazów rastrowych. W tym tutorialu zajmiemy się wykorzystaniem Gimpa w obróbce fotografii dokumentacyjnej, a ściślej nadawaniu fotografii cech metrycznych.

Klasyczna fotografia dokumentacyjna nie jest nośnikiem danych metrycznych. Spowodowane jest to rozmaitymi czynnikami, głównie zniekształceniami optycznymi związanymi z jakością użytego obiektywu (np. dystorsja) i sposobem wykonywania fotografii (zniekształcenia perspektywiczne).

Fotografii cyfrowej można jednak z łatwością nadać cechy metryczne.

Na początek zapoznajmy się z podstawowymi narzędziami Gimpa, jakie wykorzystamy w niniejszym tutorialu:

1. zaznaczanie obszaru
2. edycja ścieżek – korzystając z opcji „rysuj wzdłuż ścieżki” można przekształcić je w linie proste.
3. pobieranie koloru – pobiera kolor z obrazka
4. perspektywa – pozwala na przekształcanie perspektywiczne obrazka
5. tekst – pozwala na wprowadzanie tekstu do obrazka, niezbędne do wyposażenia go w metrykę.
6. ołówek – pozwala na swobodne rysowanie

Etap I: wykonywanie zdjęcia w terenie

• przygotowanie powierzchni fotografowanej – oczywiście niezbędne jest właściwe uwidocznienie dokumentowanych struktur poprzez staranne oczyszczenie powierzchni. Najłatwiej dokumentuje się powierzchnie płaski, nie ma większego znaczenia czy będą one poziome (plany) czy pionowe (przekroje). W przypadku badań prowadzonych metodą eksploracji warstw naturalnych niejednokrotnie dochodzi do sytuacji w której na powierzchni wykopu występują znaczne różnice wysokości. Wpływa to na możliwości wykonania dobrej, pozbawionej zniekształceń fotografii.
• przygotowanie siatki pomocniczej – siatka powinna być powiązana z osnową stanowiska (siatką arową lub krawędziami wykopów). Najłatwiej wyznaczyć siatkę wspierając się specjalistycznym sprzętem geodezyjnym (tachymetr), ale można to zrobić także posługując się zwykłymi taśmami mierniczymi.

Na schemacie powyżej dobrze rozmierzona siatka zaznaczona jest liniami czarnymi (dowiązana do siatki arowej stanowiska). Niewłaściwie rozmierzona jest siatka zaznaczona liniami czerwonymi (niedowiązana do osnowy stanowiska).

Nie ma potrzeby zaznaczania całej siatki w terenie. Wystarczy zaznaczenie jedynie punktów przecięcia. Można to zrobić właściwie w dowolny sposób. Sebastian Tyszczuk polecał wykorzystanie krzyżyków glazurniczych umieszczanych w miejscach przecięcia siatki, choć równie dobrze można wykorzystać np. gwoździe z łebkami pomalowanymi na wyróżniający się kolor, lub w ostateczności można zaznaczać je szpachelką lub szpilą na powierzchni wykopu.

Siatka powinna mieć moduł 1 x 1 m lub 0,5 x 0,5 m.

• wykonanie fotografii – zdjęcia powinny być wykonywane możliwie prostopadle do fotografowanej powierzchni.

Etap II: obróbka fotografii

• pierwszym krokiem powinna być wstępna obróbka fotografii, korekty i usunięcie ewentualnego błędu dystorsji lub winietowania (o tych krokach innym razem).
• utwórz nowy obraz w Gimp. Powinien mieć domyślne, białe tło. Nastepnie skonfiguruj siatkę pomocniczą:

W menu obrazka wybierz „obraz” i „konfiguruj siatkę”.

W oknie dialogowym konfiguracji siatki wybierz następujące parametry: styl linii – „solid”, odstępy – jako jednostkę wybierz „cm” (centymetry) i ustal wartość. Będzie ona uzależniona od skali obrazka jaki chcesz otrzymać. Przy siatce 1 x 1 m wybór odstępów o wartości 5 cm da nam skalę 1:20, dla wartości 10 cm skalę 1:10. Wartość przesunięcia na tym etapie nie będzie nas interesować.

W menu obrazka wybierz „widok” i „wyświetl siatkę”.

• w osobnym oknie otwórz fotografię dokumentacyjną:

Obrazek skopuj (skrót Ctrl+c) i wklej do obrazka bazowego (tego z siatką, skrót Ctrl+v). Gdyby obrazek był zbyt duży możesz wcześniej użyć funkcji skalowania obrazka – otwórz „obraz” i „skaluj obraz”. W przypadku fotografii wykonanej aparatem rozdzielczości 5 mln pikseli można spokojnie zmniejszyć wymiar o 50%.

Tak wygląda wklejony obrazek. Twoim zadaniem powinno być teraz dopasowanie zaznaczonych punktów przecięcia siatki do siatki wyświetlanej przez program.

Użyj narzędzia przekształcania perspektywy z paska narzędzi. Kliknij na fotografię. Pojawią się uchwyty na jej narożnikach i okienko dialogowe. Trzymając kursorem za uchwyty dopasuj punkty przecięcia utrwalone na zdjęciu do siatki w oknie programu. Im dokładniej to zrobisz, tym lepszy będzie rysunek. Gdy uda ci się je dopasować w okienku dialogowym kliknij „Przekształć”.

• użyj narzędzia „ścieżki” z paska narzędziowego, by utrwalić siatkę na rysunku (UWAGA: siatkę można wykonać na osobnej warstwie, z menu obrazka wybierz opcję „warstwa” i „wstaw nową warstwę”):

Przeciągaj ścieżkę wzdłuż linii siatki, a następnie używaj funkcji „rysuj wzdłuż ścieżki”. W okienku dialogowym ustaw grubość linii na 2. Efektem końcowym jest takie zdjęcie:

Oczywiście obrazek taki należy wyposażyć w odpowiednią metryczkę, taką jak na rysunkach dokumentacyjnych wykonywanych tradycyjnie. Można go zapisać w formacie JPG lub PNG, do przeglądania w programach graficznych lub dalszej obróbki w programach CAD, GIS lub do obróbki wektorowej SVG, lub też w natywnym dla Gimpa formacie xcf, w którym zapisaniu ulegną warstwy rysunku. Może on stanowić bazę dla dalszych działań w Gimp.

Etap III: przygotowanie rysunku

W tym etapie wykonamy uproszczony rysunek, zbliżony do tych wykonywanych metodami tradycyjnymi. Rysunek wykonamy w Gimpie, będzie miał format rastrowy, choć podobne działania można (a nawet lepiej jest) wykonać w programach do grafiki wektorowej.

• utwórz nową warstwę i używając narzędzia do swobodnego rysowania obrysuj krawędzie obiektu

Jeśli siatkę miałeś na osobnej warstwie przenieś ją na górę, jeśli nie, na warstwie z obrysem musisz powtórzyć siatkę. Korzystając z narzędzia „pobieranie koloru” z paska narzędziowego pobierz kolor z fotografii obiektu (musisz wcześniej w oknie wyboru warstwy zaznaczyć warstwę ze zdjęciem, do dalszej edycji ponownie zaznacz warstwę z obrysem). Używając narzędzia „wypełnienie kubełkiem” wypełnij powierzchnię warstwy. Podobnie uczyć ze wszystkimi jednostkami stratygraficznymi.

• Teraz usuń warstwę ze zdjęciem korzystając z okna wyboru warstwy.

• w menu obrazka wybierz „obraz” i „spłaszcz obraz”

Efektem jest taki rysunek. On także powinien być wyposażony w odpowiednią metrykę.

Tutorial jest wynikiem własnych doświadczeń i inspiracji stroną Sebastiana Tyszczuka. Jedyną istotną nowością w stosunku do jego propozycji jest zastąpienie komercyjnych programów (Corel, Adobe) darmowym, open-source’owym Gimpem i nieco bardziej szczegółowe rozpisanie kolejnych kroków.