Zojuist een artikeltje in de krant gelezen over het Nederlands Forensisch Instituut (NFI). Er is een nieuwe  methode ontwikkeld waarbij bij sporen van misdrijven niet alleen het DNA profiel maar ook de herkomst van het materiaal kan worden vastgesteld. Ook hier staat de ontwikkeling van de techniek dus niet stil.

   Toch nog resultaat

Na de tegenslag van de afgelopen weken die uiteindelijk resulteerde in het omruilen van de computer voor de postproductie is het toch nog gelukt ! We zijn er in geslaagd een aantal video-opnamen van forensische preparaten te encoderen. Haarscherpe beelden (letterlijk en figuurlijk) van katten- honden- en snorharen verschijnen op het beeldscherm en laten verassende verschillen zien.  Ook het verschil in detail tussen het gebruik van gepolariseerd licht en doorvallend wit licht is zeer duidelijk waar te nemen en komt overeen met onze verwachtingen. Het verkregen materiaal gaan we nu ordenen en waar nodig voorzien van commentaar.

 Wat vinden studenten van deze beelden?

Aangezien ons project niet meer volgens planning verloopt was het lastig om nog studenten te vinden die tijd hadden om de 4K beelden te beoordelen. Een dag voordat de 4K apparatuur weer werd opgehaald hebben we er toch nog een paar gevonden die de beelden hebben bekeken en na afloop een kleine evaluatie hebben ingevuld. Uit deze ‘evaluatie’ kan voorzichtig worden geconcludeerd dat de 4K videobeelden  zeer enthousiast werden ontvangen door de studenten. Zij vinden dat  de 4K beelden veel meer details in de preparaten laten zien (meer dan via de microscoop!) dan andere vormen van projectie (foto’s, PowerPoint etc.). Als studiemateriaal wordt het als zeer leerzaam ervaren.

   Komende tijd gaan we kijken naar de haalbaarheid (geld!) om een demoruimte in te richten met een geschikte computer met grafische videokaart en monitor om de beelden voor studenten in 2K of 3K videokwaliteit af te spelen, 4K kwaliteit kost nog iets te veel maar ook dat verandert snel!

Donderdag 13 oktober arriveert Thoma met camera en kunnen we de opstelling bouwen. Jan had op deze datum niet gerekend en moet dus voortdurend tussen de practicumzaal waar hij les geeft en onze opnameruimte heen en weer lopen. Het is niet anders.

De eerste beelden worden zichtbaar maar worden verstoord door een enorme haar in het gezichtsveld die daar niet ligt om ‘forensisch’ onderzocht te worden. Objectieven, oculair en condensor van de microscoop schoongeblazen maar de haar blijft hardnekkig zitten. Deze procedure herhaald maar geen resultaat. Thomas oppert dat de haar zich wellicht op de sensor van de 4K RED ONE camera bevindt. Camera van de microscoop gedemonteerd en de sensor (zeer voorzichtig) schoongeblazen met een kwastje met balg en schoongemaakt met lenzenpapier. De haar is weg en we kunnen beginnen met de opnamen.

Postproductie
Het inloggen op de computer  lukt niet want we hebben geen wachtwoord. Dit probleem is snel verholpen maar de postproductie wil maar niet lukken. Veel heen en weer gemaild met SURFnet en uiteindelijk is de computer deze week omgewisseld voor een andere en gaat het encoderen voorspoedig. Volgende week zullen we dan uiteindelijk de opnamen kunnen bekijken met studenten.

Bij deze blog dus geen mooie afbeeldingen ter illustratie   wellicht de volgende keer?

Forensisch onderzoek of forensische wetenschap is sporenonderzoek dat gedaan wordt ten behoeve van het strafrechtelijk onderzoek. Het helpt bij het opsporen van de daders of de oorzaken van (mogelijke) misdrijven op basis van wetenschappelijke bewijsvoering. Het woord forensisch (Lat.) betekent “de rechtspraak ten dienst staand” en is afgeleid van forum (markt), dat duidt op het openbare karakter van de rechtspraak. Een eenvoudig voorbeeld van forensisch onderzoek is de bepaling van de verstreken tijd tussen het overlijden en het ontdekken van het stoffelijk overschot.

Forensisch laboratoriumonderzoek

 Binnen de opleidingen Biologie en medisch laboratoriumonderzoek en Chemie van Avans Hogeschool wordt  de specialisatie Forensisch laboratoriumonderzoek aangeboden.

 Docent Jan Kuijten legt uit: in het laboratorium bestuderen we met behulp van een lichtmicroscoop voornamelijk preparaten van haren afkomstig van mens en dier waarvan o.a. lengte en diameter worden bepaald, kristal- en mineraalstructuren van suikers, zouten en mengsels hiervan en vezels o.a. zijde en polyester. Jan gaat verder: bij een misdrijf worden o.a. van dit materiaal sporen verzameld op ‘de plaats delict’ en op een eventueel slachtoffer. Ook van de verdachte worden sporen verzameld. Vervolgens worden hier microscopische preparaten van gemaakt en bekeken. Het microscopisch onderzoek moet antwoord geven op twee vragen: wat is het voor materiaal en is er een match tussen het materiaal gevonden op de plaats delict,  het slachtoffer en de verdachte.

Gepolariseerd licht

 Het materiaal wordt bekeken onder een polarisatiemicroscoop (Zeiss Axioskop 40) met en zonder opvallend gepolariseerd licht. Met gepolariseerd licht zijn er veel meer details te zien dan zonder, het object zal duidelijk oplichten, soms in opvallende regenboogkleuren (zie afbeeldingen hieronder).

Boven: suikerkristal (opvallend wit licht)

Onder: suikerkristal (opvallend gepolariseerd licht)

Database

 Jan heeft  inmiddels met behulp van een digitale fotocamera een groot aantal foto’s gemaakt van de diverse materialen en zo een database aangelegd van preparaten waarvan de aard en herkomst bekend is. Onbekend materiaal kan hier mee vergeleken worden om zo uitsluitsel te geven over de aard en herkomst.

4K video

Na onze goede resultaten van de histologische preparaten (lees voorgaande blogs!!) is de verwachting  dat  ook 4 K video beeldmateriaal van deze preparaten nog meer details zichtbaar zal maken en een vergelijk tussen gevonden sporen en bekend materiaal makkelijker zal maken. We hopen dan voor onze studenten studiemateriaal van hoge beeldkwaliteit ter beschikking te stellen. Over twee weken wordt de 4 K videocamera op de microscoop gemonteerd en gaan we aan de slag.  Jan en wij zijn heel benieuwd naar de details in de preparaten die dan zichtbaar zullen worden of……….????

De apparatuur

Om voor het project in 2010 de 4K video opnamen van de preparaten te kunnen maken moest er een speciaal koppelstuk worden gemaakt om de microscoop met de 4K camera (RED ONE) te koppelen (zie afbeelding rechts). De firma Carl Zeiss Microscopes & Imaging Solutions stelde ons de Axio Scope A1 lichtmicroscoop ter beschikking en vervaardigde het speciale koppelstuk zodat de verbinding tussen microscoop en camera tot stand kon komen.

Met behulp van deze opstelling (zie afbeelding rechts) zijn 4K beelden van microscopische preparaten van levercoupes vastgelegd en bleek dat er aanzienlijk meer details in de preparaten zichtbaar werden (zie afbeeldingen onder).

Innovatie en inspiratie

Op 17 februari 2011 hebben we een presentatie gegeven over dit eerste project op het door SURF  georganiseerde seminar Innovatie&Inspiratie. Deze presentatie werd vastgelegd op video en bevat een uiteenzetting over de werkwijze en laat behaalde resultaten zien.

DIVERSE2011 in Dublin

Eind juni jl., reisden wij  af naar Dublin om daar een presentatie en demonstratie te geven van ons 4K videoproject: Seeing is believing op de DIVERSE conferentie. DIVERSE is een jaarlijkse conferentie op het gebied van videogebruik in het onderwijs en staat voor: Disseminating Innovative Visual Educational Resources for Students Everywhere.

SURFnet was bereid om de speciale 4K video-apparatuur ter beschikking te stellen en te verschepen naar Ierland zodat we tevens een demonstratie 4K video konden verzorgen. Nadat we ons gehoor eerst hadden laten proeven van de sublieme 4K videokwaliteit d.m.v een video van de Amsterdamse grachten gaf Gert een uiteenzetting over de aanpak van het project. Vervolgens gaf Jan inhoudelijke uitleg over de opgenomen 4K videobeelden van de histologische preparaten en het gebruik ervan in zijn onderwijs. In de discussie die volgde toonde een collega hogeschool  belangstelling voor een eventuele samenwerking in het vervaardigen van dit soort video-opnamen. Medewerkers van SURFnet, ook aanwezig bij de presentatie zorgde voor een aardig verslagje van dit gebeuren op de site van de experts op het gebied van 4K video: CineGrid.

Innovatieregeling 2011

Oktober a.s. gaan we in het kader van de innovatieregeling 2011 van start met 4K  opnamen van forensische preparaten. In een volgende blog zullen we hier nader op ingaan.

Historie en aanleiding tot dit project

Op 6 mei 2010 organiseerde SURFnet i.s.m. Waagsociety een eerste startworkshop over 4K-videotoepassingen. Er werd uitleg gegeven over concepten voor 4K-videotoepassingen, van idee tot ontwikkeling, en over de technische workflow. Daarbij kregen de deelnemers voorbeelden te zien van 4K-videotoepassingen.

De workshop vormde het startschot voor een 4K-videowedstrijd, die het inzetten van 4K-video in het onderwijs en wetenschappelijk onderzoek wil bevorderen. Wij vielen in de prijzen en begonnen eind 2010 met ons project. Voordat we begonnen  werd ons een interview afgenomen door de Hogeschoolkrant van Avans: PUNT. Hieronder de weergave van dit interview waarin we een historisch overzichtje geven over de gebruikte technieken en onze verwachtingen over dit project uitspreken.

Uit: PUNT. 14 september 2010:

Bacteriën op groot scherm

Studenten Biologie en Medisch Laboratoriumonderzoek krijgen in november een voorproefje van de toekomst. Het Leer- en Innovatiecentrum (LIC) test het idee waarmee het een 4K videowedstrijd  won: microscopische preparaten in 4K-video filmen en superscherp uitzenden op een groot scherm.

In 1994 begonnen Avansmedewerkers Jan Kuijten, Hans Maier en Gert de Heer al met het bouwen van een opstelling, waarbij een camera op een microscoop aangesloten wordt. Dat deden ze bij de voorloper van de Bredase Academie voor de Technologie van Gezondheid en Milieu.

De drie ontdekten dat je de beelden die je door een microscoop zag, kan opnemen en afspelen op de tv. Vanaf dat moment konden videobeelden van bijvoorbeeld bacteriën en celuitstrijkjes aan studenten vertoond worden en klassikaal besproken worden.   

4K-video

Sindsdien is er veel veranderd. De technieken verbeterden en inmiddels bestaat er na HD-video en Blu-ray een nieuwe variant: 4K-video, waarbij de K staat voor duizend pixels. 4K-video staat dus voor vierduizend pixels.

Het formaat 4K is vier keer scherper dan bij High Definition, wat in feite 1K is. LIC-medewerker Maier: ‘4K-video zorgt voor een superscherpe weergave van het beeld.’ En dat is handig als je een preparaat onder de microscoop legt en moet beoordelen, want je ziet alles veel scherper en duidelijker.

Dat is ook het idee waarmee Avans Hogeschool de videowedstrijd van SURFnet won, naast vier andere projecten van universiteiten. Bij die wedstrijd moesten hogescholen en universiteiten een toepassing voor 4K-video in het onderwijs bedenken. 

Extra scherp

In november wordt het idee getest. Dan krijgt Avans de benodigde 4K-spullen in bruikleen en kunnen de drie hun experiment uitvoeren. De verwachting is dat door het grote opnameformaat de preparaten extra scherp in beeld kunnen worden gebracht en dat er dingen te zien zijn die je op normale microscoopopnames niet ziet.

‘We weten door het gebruik van grote elektronenmicroscopen dat er nog zoveel meer informatie in preparaten zit’, vertelt LIC-medewerker De Heer. ‘Dat is informatie die je er normaal gesproken niet uithaalt, omdat het beeld niet scherp blijft als je zo ver inzoomt.’

Kostbaar

Dat is waar op gehoopt wordt: scherper beeld, maar vooral meer detail. In dat geval zou het  laboratoriumonderwijs en -onderzoek er veel profijt van kunnen hebben. Daarom worden ook de studenten bij het experiment betrokken. Maier: ‘We gaan de studenten op verschillende manieren naar de preparaten laten kijken; via een normale monitor, via een HD-scherm en via een 4K-videoscherm. Als het goed is, zie je de preparaten het beste op het laatste scherm.’

Toch duurt het dan nog wel een tijdje voordat Avans van dit soort apparatuur gebruik gaat maken. 4K-video is namelijk zeer kostbaar. De Heer: ‘Je hebt een beeldscherm nodig met een oplossend vermogen en dat is voorlopig nog geen gemeengoed. De datastromen die bij 4K verwerkt moeten worden zijn gigantisch van omvang.’

Verwachtingen

De Heer en Maier verwachten wel dat 4K-video uiteindelijk helemaal ingeburgerd gaat raken. ‘Veel mensen lopen al rond met spullen die in 4K-resolutie kunnen opnemen, bijvoorbeeld een fotocameraatje met tien megapixels’, vertelt De Heer. ‘Dat weten ze zelf echter niet, omdat ze het niet in dat formaat hebben kunnen beklijken op een 4K-scherm. Voor gewone consumenten is HD nu nog het hoogst haalbare.’

In het slechtste geval komen de verwachtingen niet uit en biedt 4K-video niet wat het belooft. De Heer: ‘Het is spannend wat er gaat gebeuren. Preparaten laten maar een bepaalde hoeveelheid licht door, in verschillende sterktes. Met die belichting moeten we gaan spelen om het beeld niet alleen scherp, maar vooral ook in het geheel gedetailleerd te krijgen. Misschien werkt het wel helemaal niet.

Nawoord

Dit waren onze verwachtingen in september 2010, in een volgende blog zullen we laten zien dat het wel degelijk werkt!!

Bij het forensisch- en medisch laboratoriumonderzoek is het kunnen bekijken van de allerkleinste details in microscopische preparaten van zeer groot belang. Een voorbeeld hiervan is het microscopisch onderzoek van histologische (histologie=weefselleer) preparaten voor  medische laboratoriumdiagnostiek. Hiervoor wordt een klein stukje weefsel uit een orgaan genomen (biopt). Na bewerking worden er  dunne ”plakjes” (dikte: 2-6 micrometer) van gesneden, gekleurd en onder de microscoop beoordeeld op afwijkingen (zie afbeelding rechts).

4K video heeft de potentie om belangrijke details in dit soort preparaten goed weer te geven. Er zullen in dit project van diverse microscopische preparaten 4K opnamen worden gemaakt. Voorzien van gesproken commentaar door  een expert levert dit beeldmateriaal op voor analyse, interpretatie en beoordeling van de preparaten dat tot nu toe niet beschikbaar was in deze zeer hoge resolutie. Het uiteindelijke doel is om dit materiaal aan de studenten als (zelf)studiemateriaal aan te bieden. We zullen ons in dit project met name richten op forensisch microscopisch onderzoek. De medische diagnostiek is in een eerder project aan bod gekomen, maar meer daarover in een volgende blog!