Lösungen

Interaktive 3D-Visualisierung für die Weltraumforschung

Die Erkundung des Weltraums und ferner Planeten wie dem Mars bedarf einer großen Palette verschiedenster Technologie-Instrumente, durch die in Bild- und Sensordaten verschlüsselt die Informationen auf die Erde geschickt werden können. Im Rahmen der Mars-Rover-Missionen Perseverance der NASA sowie ExoMars der ESA hat das VRVis gemeinsam mit Joanneum Research, die federführend an der Entwicklung der Hauptkameras der Rover beteiligt ist, den innovativen 3D-Viewer PRo3D entwickelt, durch den Orbiter- und Mars-Rover-Kamerabilder bis ins kleinste Detail rekonstruiert und dreidimensional visualisiert werden können. Das vielseitig einsetzbare 3D-Visualisierungstool wurde dabei auch dafür verwendet, unmittelbar nach der Landung des NASA-Rovers Perseverance auf dem Mars die ersten 3D-Überflugsvideos zu erstellen, um die breite Öffentlichkeit an den ersten Schritten des NASA-Rovers auf dem fernen Planeten teilhaben zu lassen. Die in PRo3D mit nur wenigen Handgriffen erstellbaren hochaufgelösten digitalen Oberflächenmodelle schaffen für die Planetengeologie darüber hinaus eine wesentliche Grundlage, um ferne Welten, etwa auch im Rahmen von Impaktforschung Asteriodenoberflächen, "zum Angreifen nah" auf die Erde zu bringen.

Analyse-Werkzeuge für die Planetengeologie

Hochdetaillierte 3D-Rekonstruktionen aus Satelliten- und bodenbasierten Sensordaten ermöglichen Geologinnen und Geologen, die Oberflächen-Strukturen weit entfernter Himmelskörper wie dem Mars zu analysieren. Besonders wichtig ist hier die Möglichkeit von gezielten geologischen Interpretationen, durch die Antworten auf Fragen wie zur Vergangenheit von Planeten, der Wahrscheinlichkeit früherer Wasservorkommen oder mögliche Orte für Bio-Signaturen gefunden werden können. PRo3D hält hierfür spezielle Tools bereit, mit denen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus verschiedenen Mars-Rover-Instrumententeams synergistisch zusammenarbeiten können, um in nur einem Framework heterogene Missionsdaten zu analysieren, annotieren und umfassend zu erforschen.

Simulation und Generation von Trainingsdaten für Deep Learning

Bei Rover-Missionen zum Mars ist die Identifikation vielversprechender wissenschaftlicher Ziele von größter Bedeutung. Da die Planung von der Erde aus sehr schwierig ist, wäre die ideale Lösung, Mars-Rover dahingehend weiterzuentwickeln, dass sie zukünftig "selbstständig" vor Ort relevante Ziele für Messungen und Probenentnahmen erkennen können. Für das Training eines Deep Learning-Systems, das vom Projektpartner SLR entwickelt wurde, hat das VRVis darüber hinaus eine Methode geschaffen, um verschiedenste Bilder automatisch aus bestehenden Rekonstruktionen der Marsoberfläche zu rendern. Das DL-System wurde dabei auf die Erkennung von Strahlenkegeln (Shatter Cones) trainiert, die durch Asteroideneinschläge entstehen.

Extended Reality zur Erforschung von Weltraumwetter

Weltraumwetter und welche Auswirkungen z.B. Wetterphänomene wie Sonnenstürme auf die Erde haben kann, rückt als Forschungsfrage immer mehr in den Mittelpunkt. Aufgrund der hohen Komplexität ist dabei vor allem auch wichtig, das Thema sowohl für die Wissenschaft als auch für die interessierte Allgemeinheit verständlich aufzubereiten. Extended Reality bietet hier eine hervorragende Möglichkeit, um mithilfe von innovativen VR- und AR-Lösungen komplexe Wetterdaten niederschwellig zu visualisieren: für eine menschzentrierte Analyse, Simulation und Kommunikation.

Super Resolution Reconstruction für die Optimierung von Satellitenbildern

Satellitenbilder beinhalten wichtige Informationen über die Erdoberfläche und die umliegende Atmosphäre, was sie nicht zuletzt zu wichtigen Datenquellen im Kampf gegen den Klimawandel macht. Zugleich fehlt vielen Satellitenbildern, vor allem frei und kostenlos verfügbaren, der nötige Detailgrad, um mit ihnen tatsächlich effizient arbeiten und forschen zu können. Das VRVis entwickelt hierfür KI-basierte Lösungen, die die Auflösung frei verfügbarer Satellitenbilder mithilfe von adaptierten Super Resolution Reconstruction-Methoden verfeinern. Das derzeitige Ziel der Forschungsarbeit ist, ein KI-gestütztes Monitoring von kleinstrukturierten Agrarflächen zu schaffen, das eine nachhaltige Landwirtschaft im Sinne des Europäischen Green Deals unterstützt.

PRo3D – interaktives 3D-Visualisierungstool für die Planetenforschung

Bereits seit einem Jahrzehnt wird am VRVis der Planetary Robotics 3D Viewer, kurz PRo3D, gemeinsam mit renommierten Forschungspartnern wie Joanneum Research und dem Imperial College London entwickelt. Das interaktive 3D-Visualisierungstool ist ein integraler Bestandteil derzeitiger NASA- und ESA-Weltraum-Missionen, bei denen PRo3D zur geologischen Analyse und Interpretation verwendet wird. Die innovative Visualisierungstechnik von PRo3D erlaubt dabei zum einen eine flüssige Navigation durch hochauflösende 3D-Visualisierungen der Marsoberfläche, rekonstruiert vom Joanneum Research aus Orbiter- und Mars-Rover-Kamerabildern, und macht es zugleich für Planetenforschende möglich, detaillierte geologische Fernanalysen auf diesen digitalen Oberflächenmodellen durchzuführen. Mehr zu PRo3D.

Lizensierung

PRo3D ist zum Download verfügbar unter pro3d.space inklusive Rekonstruktionen der Marsoberfläche zum Ausprobieren. Weiters ist PRo3D auch in Open-Source-Form auf Github vorhanden. Für akademische oder kommerzielle Anfragen bitten wir Sie, science(at)vrvis.at zu kontaktieren.

Videos zu Mars und PRo3D

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