Een kijkje in kunstobjecten: een nieuw algoritme maakt CT-scannen toegankelijker

Wat zit er in een kunstobject? Om die vraag te beantwoorden, kunnen kunstexperts een röntgenapparaat gebruiken. Sommige musea hebben ze om hun objecten te inspecteren. Hierdoor kunnen ze bijvoorbeeld zien of een object houtworm heeft en in welke mate. Maar dit type röntgenfoto heeft nadelen. Je ziet alles over elkaar heen zonder diepte, waardoor je nooit een dwarsdoorsnede van het object kunt krijgen. Een CT-scanner kan dit, maar is voor veel musea niet betaalbaar. Bossema en zijn begeleider Joost Batenburg vroegen zich af: kunnen we beter gebruik maken van wat we al hebben?

Röntgenapparaat verandert in een wannabe CT-scanner

Een CT-scanner is in feite een röntgenscanner die het object vanuit alle hoeken vastlegt. Op deze manier worden honderden of duizenden röntgenfoto’s achter elkaar gemaakt. Vervolgens gebruik je een reconstructie-algoritme om met die foto’s een 3D-model van het object te maken, dat je digitaal in verschillende richtingen kunt knippen. Met een professionele CT-scanner wordt, net als in een ziekenhuis, de exacte positie van alle onderdelen geautomatiseerd. Bossema heeft nu een algoritme ontwikkeld om die kennis te verzamelen zodra de scan klaar is. Op deze manier wordt een eenvoudige röntgenscanner een wannabe CT-scanner.

Kogellagers als positioneringsapparaten

We hebben de röntgenscanner en het algoritme. Die kogellagers, wat is er mis mee? Bossema: ‘Om een ​​CT-scan te kunnen maken, moet je het röntgenapparaat rond het object kunnen bewegen. Als je dat doet, moet je tijdens de scan precies weten waar alles zich bevond. Waar bevindt de fontein zich ten opzichte van de draaischijf? Hoeveel graden zijn we geroteerd tussen twee röntgenfoto’s? Waar bevindt de detector zich? Je moet al die plaatsen heel precies kennen. Daarom hebben we kogellagers naast het object gezet.’ Deze metalen balletjes hebben een hele hoge dichtheid en veranderen op röntgenfoto’s in dikke zwarte stippen. ‘Op die foto’s zoeken we naar zwarte stippen, die op natuurlijke wijze bewegen als je het object draait. Met deze referentiepunten kun je berekenen hoeveel het object is geroteerd. Als je dit van alle foto’s weet, kun je een 3D-beeld van het object opbouwen.’

Bruggen bouwen tussen de werelden van wetenschap en kunst

Bossema testte het algoritme op vier verschillende locaties, waaronder drie musea. Zelf deed ze de metingen bij het Rijksmuseum in Amsterdam en het British Museum in Londen. In het J. Paul Getty Museum in Los Angeles gaf hij alleen instructies via e-mail en Zoom. Bossema concludeert daarmee dat de methode algemeen toepasbaar zou kunnen zijn. ‘Als je de programmeertaal Python kent, kun je in principe mijn software gebruiken. Maar voor kunstkenners is het wellicht een brug te ver.’ Een eenvoudig te gebruiken gebruikersinterface zou hierbij kunnen helpen, maar dat valt buiten het onderzoek van Bossema. Hij hoopt dat iemand de tijd en ruimte heeft om het project verder te brengen.

Voor Bossema is het bouwen van bruggen tussen wetenschap en artistiek onderzoek erg aantrekkelijk. ‘Mijn onderzoek heeft ook echt praktische toepassing. Ik heb niet alleen mijn eigen artikelen geschreven over het algoritme en de technologie erachter, maar ik heb ook meegeschreven aan artikelen van collega’s, omdat ik met mijn technologie heb samengewerkt aan projecten van andere museumonderzoekers. Ik vind het erg leuk dat mijn onderzoek ook het werk van mijn collega’s vergemakkelijkt.’ Voorlopig is Bossema nog niet klaar met de museumwereld. Deze zomer gaat ze met een fellowship tien weken lang aan CT-scans werken bij het Getty in Los Angeles en is daarnaast postdoctoral fellow bij het Rijksmuseum in Amsterdam.

Leg uit wat een algoritme is.

Naast wiskunde studeerde Bossema ook wetenschapscommunicatie. Ze merkt dat dit haar veel heeft geholpen tijdens haar promotieonderzoek. ‘Er is veel communicatie in dit project, omdat ik met mensen uit het museum moet werken die heel andere achtergronden hebben dan de mijne. Ze weten vaak niet wat een algoritme is of wat een CT-scanner voor hun werk kan betekenen. Ik vind het heel leuk en belangrijk om te begrijpen wat ze nodig hebben. Niet iedereen in de wiskunde vindt dit aspect van communicatie interessant. Dat maakt mij uniek als onderzoeker.’

Francien Bossema promoveerde 23 mei op het proefschrift ‘Aanpassing van röntgentomografietechnieken voor onderzoek naar cultureel erfgoed‘.