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Von Siedlungshügeln und Tumoren

20.11.2006 - (idw) Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg

Die am Interdisziplinären Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen (IWR) der Universität Heidelberg ansässigen Arbeitsgruppen für Bildverarbeitung stellten ihre Forschungsergebnisse bei einem "Abend der offenen Tür" vor - Breites Spektrum der möglichen Anwendungen von der Archäologie über die Umweltphysik bis hin zur Medizin oder Materialprüfung "Die Bildverarbeitung steht zwischen den Experimenten und dem Erstellen von Modellen" erläutert Professor Fred Hamprecht vom Interdisziplinären Zentrum für wissenschaftliches Rechnen der Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg. Schließlich müssen die bei den Experimenten anfallenden riesigen Datenmengen, welche die Kapazität eines Heimcomputers schnell übersteigen, verarbeitet werden, so dass die Ergebnisse sichtbar werden. Dabei umfassen die Arbeitsgebiete der beiden am IWR ansässigen Gruppen um Professor Fred Hamprecht und Professor Bernd Jähne verschiedenste Bereiche von der Umweltphysik über die Lebenswissenschaften bis hin zu industriellen Anwendungen.

Dementsprechend groß waren auch der Publikumszuspruch und das Interesse als dieser Tage die beiden Bildverarbeitungsgruppen ihre Türen an einem lauen Herbstabend nicht nur für Wissenschaftler aus der Universität oder der Industrie öffneten. So waren Kinder und Erwachsene in den Fluren des IWR unterwegs, um sich über die phantastischen Möglichkeiten der Bildverarbeitung anhand von Postern und persönlichen Gesprächen mit den Mitarbeitern zu informieren, wobei oft ungewöhnliche Anwendungen der Bildverarbeitung zu bestaunen waren.

Etwa im Bereich der Archäologie, wo Björn Menze, ein Mitarbeiter der Arbeitsgruppen, in Zusammenarbeit mit einer Kollegin aus dem Institut für Altertumswissenschaften, die Suche nach vorgeschichtlichen Siedlungshügeln, so genannter Tells, im Bereich des Nordiraks, Syriens und der Türkei unterstützt. Diese Siedlungshügel haben eine charakteristische Form, sie bilden nahezu runde Hügel. Aus den Feldforschungen der Archäologen waren schon zahlreiche dieser Tells bekannt und wesentlich mehr wurden noch vermutet. Doch wo sind diese zu suchen? Diese Frage wurde durch die Auswertung von Satellitenbildern beantwortet. Allerdings waren dabei ausgeklügelte Verfahren anzuwenden, die sonst beispielsweise bei der Gesichtserkennung verwendet werden. Der Vergleich der Karten mit den bereits bekannten Tells und den durch die Bildverarbeitung erkannten Strukturen ist verblüffend. War die Zahl der durch Punkte markierten Tells bisher durchaus noch übersichtlich, so reiht sich nun ein Punkt an den anderen.

Bevorzugt den Bereich der Umweltphysik bearbeitet die Arbeitsgruppe um Bernd Jähne, der gleichzeitig am IWR als auch am Heidelberger Institut für Umweltphysik ansässig ist. Deshalb ist bei seinen Forschungsprojekten die Verbindung von den Experimenten zu der Bildverarbeitung besonders eng, wie etwa die Arbeiten am Wind-Wellen-Kanal am Institut für Umweltphysik belegen, wo verschiedene Aspekte der Meeresoberfläche nachgestellt werden. Dabei geht es beispielsweise um die Visualisierung des Gaseintrag aus der Atmosphäre in den Wasserkörper. Eine besondere Problematik bei diesen Experimenten ist, dass die Wellenneigung den Austausch beziehungsweise den Transport der Gase beeinflusst. Deshalb ist es notwendig eine berührungslose Messtechnik zu entwickeln wie sie beispielsweise Fluoreszenzfarbstoffe darstellen. Diese reagieren mit dem entsprechenden Gas, Kohlendioxid oder Sauerstoff, und so wird der Gastausch Atmosphäre/Wasser sichtbar und kann mit den Methoden der Bildverarbeitung weiter untersucht werden. Die daraus gewonnenen Daten sind wichtig für Klimamodelle, denn für die zukünftige Entwicklung des Weltklimas ist es beispielsweise entscheidend wie viel Kohlendioxid im Meerwasser gespeichert werden kann.

Die Bildverarbeitung hilft auch bei der Suche nach Tumoren. Während bei der gängigen Magnetresonanztomographie nur die Morphologie eines Tumors sichtbar wird, kann mit der Hilfe der Magnetresonanzspektroskopie auch der Zellstoffwechsel abgebildet werden. So ist bei Prostatatumoren der Anteil an Citrat in der Prostata verringert, der Cholin-Anteil dagegen erhöht. Für den Arzt ist es nun hilfreich sich nicht einzeln die zahlreichen Daten aller einzelnen Messfelder anschauen zu müssen, sondern mit einem Blick auf ein verarbeitetes Bild bereits eine Übersicht zu bekommen. Eine Aufgabe für die Bildverarbeitung, die es möglich macht die Messfelder entsprechend ihrer Konzentration der einzelnen Substanzen mit verschiedenen Farben zu belegen. Ein Verfahren, das derzeit in einer medizinischen Studie am Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg bereits getestet wird.

So finden sich zahlreiche Beispiele in denen die Bildverarbeitung in unserem täglichen Leben eine Rolle spielt wie beispielsweise bei der industriellen Qualitätskontrolle oder dem Aufspüren von Stickoxid-Quellen in unserer Atmosphäre.
Stefan Zeeh

Rückfragen bitte an:
Professor Dr. Fred Hamprecht
Interdisziplinäres Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen der Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg
Im Neuenheimer Feld 368, 69120 Heidelberg
Tel. 06221 548875
Fred.Hamprecht@iwr.uni-heidelberg.de


Professor Dr. Bernd Jähne
Interdisziplinäres Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen
Tel. 06221 548827
bernd.jaehne@iwr.uni-heidelberg.de

Allgemeine Rückfragen von Journalisten auch an:
Dr. Michael Schwarz
Pressesprecher der Universität Heidelberg
Tel. 06221 542310, Fax 542317
michael.schwarz@rektorat.uni-heidelberg.de
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Irene Thewalt
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