Informatik, TU Wien

PRIP-Preis 2006

Computer hilft bei der Analyse von Gemälden.

Maria Christine Vill, eine Informatikstudentin der TU Wien, hat am Institut für rechnergestützte Automation eine Methode entwickelt, mit der Striche in Unterzeichnungen von Gemälden halbautomatisch erkannt werden und als Basis für weiterführende Analysen in der Kunstwerkerkennung dienen.

Vill erhielt dafür den PRIP-Preis, der einmal jährlich vom Arbeitsbereich für Mustererkennung und Bildverarbeitung an der TU-Wien an Studierende vergeben wird. Ausgangspunkt der neuen Methode sind die im fertigen Gemälde unsichtbaren Striche, die mit Hilfe der Infrarot-Reflektographie sichtbar gemacht werden. Die Analyse von Infrarotaufnahmen, den sogenannten Infrarotreflektogrammen gehört seit den 70er Jahren zum "State of the Art" in der Forschung. Die Neuheit an der entwickelten Methode ist aber der Einsatz des Computers, der hilft, spezifische Merkmale in der Struktur eines Striches festzustellen und den Experten in der visuellen Untersuchung unterstützt.

Vor allem im Mittelalter skizzierten Künstler ihre Gemälde direkt auf den grundierten Bildträger. Diese Vorstufe des Kunstwerks gestattet wertvolle Einblicke in die eigenhändige Arbeit eines Künstlers bzw. unterscheidet sie von seiner Werkstätte. Der Unterschied des ersten Plans zum fertig ausgeführten Gemälde kann nicht zuletzt auch Hinweise über eine Fälschung aus späterer Zeit geben.

Der erste Schritt der hier vorgestellten Methode ist die Erkennung des Zeichenwerkzeuges, mit dem die Striche der Unterzeichnung ausgeführt werden. Nach der Unterscheidung bei der Ausführung in Pinsel, Graphit, Feder oder Metallstift werden im Folgenden Strichformationen untersucht, die mit ihrer Skizzierung von Faltenwürfen oder Abschattierung spezielle Vorlieben eines Künstlers verraten können und bisher fragliche Zu- oder auch Abschreibungen stützen können.

Bevor diese Information im digitalen Strichbild zur Analyse verwendet werden konnte, muss der einzelne Strich "segmentiert", d.h. vom Hintergrund getrennt werden. Versuche mit der menschlichen Wahrnehmung zeigen, dass das wichtigste Merkmal die Begrenzung eines gemalten Striches ist, d.h. der Übergang von Hintergrund zum "Strichobjekt". Je nach verwendetem Malmittel oder Malwerkzeug ist dieser unterschiedlich glatt oder rauh ausgeprägt. Weitere Merkmale eines Striches, wie zwei Ränder, ein Anfangs- und Endpunkt werden in einem mathematischen Modell zusätzlich berücksichtigt.

Der entwickelte Segmentierungsalgorithmus ermöglicht es sowohl gerade, gekrümmte als auch gekreuzte Striche, wie sie z.B. in Schraffuren in Unterzeichungen vorkommen, zu segmentieren. Der Anwender hat lediglich den Anfangs- und Endpunkt eines Striches festzulegen, der Algorithmus extrahiert die Kontur unhabhängig von der Form des Striches automatisch. Ein wesentliches Qualitätskriterium bei Segmentierungsverfahren ist die Robustheit gegenüber Störungen. Bei der Strichsegmentierung müssen Craqueles, wie sie häufig bei mittelalterlichen Tafelbildern vorkommen, oder Helligkeitsschwankungen, die von der unterschiedlichen Durchdringungsfähigkeit der Farbpigmente herrühren, berücksichtigt werden.

Auf dem von Maria Christine Vill entwickelten Verfahren zur Strichsegmentierung können nun weitere Methoden zur computergestützten Gemälde- bzw. nach Adaptierung auch Zeichnungsanalyse aufbauen. Frau Vill beschäftigt sich im Rahmen ihrer Diplomarbeit mit der Weiterführung ihrer Ergebnisse mit der Erkennung und Unterscheidung von Zeichenwerkzeugen.

Der PRIP-Preis wird jährlich vom Institut für rechnergestützte Automation, Arbeitsbereich für Mustererkennung und Bildverarbeitung (PRIP), an Studierende vergeben, die diesem Gebiet hervorragende Leistungen erbracht haben. Der PRIP-Preis wird von österreichischen IT Unternehmen gesponsert. Die Jury unter der Leitung von Professor Walter Kropatsch (PRIP, TU Wien) setzt sich aus Forschern der TU Wien und Vertretern der Sponsoren zusammen. Der Preis wurde zum 7. Mal verliehen und auch im nächsten Jahr wird wieder eine Verleihung stattfinden.