Unverwechselbar: Der digitale »Fingerabdruck« historischer Münzen

Im Rahmen eines Kooperationsprojekts mit dem Landesamt für Denkmalpflege und Archäologie in Halle an der Saale hat das Fraunhofer IFF ein innovatives photometrisches Verfahren entwickelt, welches die eindeutige Identifizierung historischer Münzen ermöglicht und neue Optionen für ihre Erforschung eröffnet.

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Archäologische Grabungen, Funde lizenzierter Sondengänger und zufällige Entdeckungen bringen bis heute wichtige Zeugnisse der Geschichte Sachsen-Anhalts zutage, die von der kulturell bedeutsamen Historie der Region erzählen. Das bekannteste der mehr als 15 Millionen Fundstücke im Halleschen Landesmuseum für Vorgeschichte des Landesamtes für Denkmalpflege und Archäologie ist sicher die im Jahr 2013 in das UNESCO-Weltdokumentenerbe aufgenommene Himmelsscheibe von Nebra. Für Historiker von besonderem Interesse sind jedoch auch die etwa 25.000 Münzen, die dort in Archiven und Tresoren lagern. Die Prägungen der römischen Kaiserzeit und der Mitteldeutschen Staaten, vor allem der Grafen, Herzöge und Kurfürsten im sächsischen und brandenburgischen Raum vom Mittelalter bis hin zur Neuzeit, geben Aufschluss über politische, gesellschaftliche oder kulturelle Aspekte der jeweiligen Epoche.

Die Erfassung von Daten, wie Fundort, und Merkmalen zu den historischen Münzen, die sich oft kaum sichtbar voneinander unterscheiden, wird manuell vorgenommen. Da eine Kennzeichnung durch Beschriftung oder das Anbringen eines Barcodes direkt am Objekt nicht möglich ist, besteht zum Beispiel beim Verleih an externe Ausstellungen, der Weitergabe zu Forschungszwecken oder schlichtweg bei der Arbeit mit mehreren Münzen die Gefahr, dass Objekte vertauscht werden. »Wenn wir die Angaben nicht genau auf das Stück beziehen können, finden Informationsverluste statt«, erläutert Dr. Veit Dresely, Abteilungsleiter Übergreifende Fachdienste des Landesamtes für Denkmalpflege und Archäologie Halle. Auch Fälschungen können nicht ohne weiteres erkannt werden. »Zudem haben wir einen ständigen Zuwachs an Münzen. Ein effektives Verfahren zur Erfassung ist also sehr wichtig für uns.«

Münzen mit individuellem Fingerabdruck

Um eine eindeutige Identifikation jeder einzelnen Münze und die systematische, digitale Dokumentation der Sammlung zu ermöglichen, entwickelte das Fraunhofer IFF in Kooperation mit dem Landesamt einen innovativen Münzscanner.

»Wir haben verschiedene Messverfahren untersucht und evaluiert, mit welchen Prinzipien eindeutige Merkmale erfasst werden können«, erläutert Diplom-Ingenieur Erik Trostmann, der das Projekt am Fraunhofer IFF betreut. »Ein vergleichbarer Ansatz wird in der Archäologie häufig angewendet, dabei wird das Objekt zunächst unter variierenden Beleuchtungsbedingungen fotografiert und ebenso visualisiert. Wir haben das Prinzip mit dem Münzscanner verfeinert.« Mit dem Optical System for Coin Analysis and Recognition, kurz O.S.C.A.R., wird jedes Stück digital erfasst und erhält einen eigenen »Fingerabdruck«, es wird sozusagen sein eigener Barcode.

Einfaches Handling

Die Handhabung des Scanners ist für den Anwender denkbar einfach: Die Münze wird manuell auf einem Auflagebereich platziert, über dem sich eine Kuppel schließt. In deren Zenit befindet sich eine hochauflösende Kamera, umgeben von 36 LEDs. Das Objekt wird nun nacheinander von den Lichtquellen aus verschiedenen Richtungen beleuchtet und – mehrfach mit unterschiedlichen Belichtungszeiten – aufgenommen, um die Topographie der Oberfläche vollständig zu erfassen. »Wir messen, wie die Oberfläche zur Lichtquelle ausgerichtet ist. Anhand des Winkels kann man die Beschaffenheit der Oberfläche visualisieren«, so Trostmann. Mehr als tausend optischer Merkmale und feinste Gebrauchsspuren wie Kratzer, Abbrüche, Konturen, Ecken, Vertiefungen und Dellen, die ein Objekt einzigartig machen, werden auf diese Weise innerhalb weniger Minuten dokumentiert und als Messdaten interpretiert. »Damit können wir uns von dem lösen, was ein Mensch durch Spiegelungen und Farben zusätzlich wahrnimmt und verwenden nur noch eindeutig quantifizierbare Geometrieeigenschaften.«

Erik Trostman mit seinem Kollegen Daniel Sopauschke am Münzscanner O.S.C.A.R. Foto: Fraunhofer IFF, Viktoria Kühne
Foto: Fraunhofer IFF, Viktoria Kühne
Foto: Fraunhofer IFF, Viktoria Kühne


Die spezielle Auswertungssoftware rekonstruiert die Oberflächeneigenschaften von Münzen mit einem Durchmesser zwischen fünf und 75 Millimetern und erzeugt einen Erkennungsschlüssel mit einer unverwechselbaren Beschreibung, so einzigartig wie ein Fingerabdruck. Zusammen mit textlichen Informationen zum Fundort und den Prägemerkmalen wird das digitale Abbild in der Datenbank gespeichert und kann künftig eindeutig zugeordnet werden. Verwechslungen, Informationsverluste oder Fälschungen können dadurch ausgeschlossen werden. »Auf diese Weise kann die interaktive Visualisierung zudem in das digitale Münzportal KENOM integriert werden, das Informationen zu Münzen bundesweit bündelt«, ergänzt Trostmann.

Neue, digitale Möglichkeiten für die Forschung

Denn auch das ist ein wichtiger Aspekt der Neuentwicklung: O.S.C.A.R. eröffnet der Forschung neue Möglichkeiten. »Die Kollegen in der Numismatik arbeiten lieber am Bildschirm, da mit der digitalen Version noch mehr rauszuholen ist als mit der Lupe oder dem Auge«, bestätigt Dresely. Der Münzscanner macht die Hallesche Sammlung zudem auch ortsunabhängig Interessenten zugänglich: In einem zweiten Schritt des Projekts sollen nicht nur die erfassten Daten öffentlich verfügbar sein, sondern auch die Münzen sollen dank eines interaktiven Tools direkt am Bildschirm untersucht werden können. Winkel, Lichtintensität und Lichtrichtung werden dynamisch verstellbar sein und es den Numismatikern erlauben, die Details der Münze zu betrachten. »Das erweitert auch den Fachkontakt zur mediterranen Welt«, so Dresely mit Blick auf einen dann vereinfachten internationalen Diskurs. »Der Münzscanner macht den Austausch der Spezialisten deutlich einfacher«, freut sich auch Erik Trostmann. Denn: »Es gibt so viele technische Möglichkeiten und oft fehlt nur der letzte Schritt, um sie für die Denkmalpflege nutzbar zu machen, weil zum Beispiel die Anbindung an eine Datenbank fehlt. Manchmal können wir mit ›Kleinigkeiten‹ den Kolleginnen und Kollegen einen erheblichen Mehrwert schaffen.«

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