Die Mathematikerin Gitta Kutyniok : Das Unsichtbare sichtbar machen

Gitta Kutyniok entwickelt mithilfe der Mathematik neuartige Methoden für bessere Bildanalysen. Erst vor kurzem ist sie an die TU Berlin gewechselt. Die Forschungsbedingungen lobt sie. Privat fehlt ihr nur noch ein Orchester, wo sie mit ihrer Violine mitspielen kann.

von
Die Mathematik der Bilder. Gitta Kutyniok deckt verborgene Strukturen auf.
Die Mathematik der Bilder. Gitta Kutyniok deckt verborgene Strukturen auf.Foto: Ulrich Dahl/TU Berlin

Der Kontrast könnte kaum größer sein. Wer Gitta Kutyniok an der Technischen Universität Berlin (TU) besucht, muss durchs Erdgeschoss des Instituts für Mathematik an der Straße des 17. Juni. Abgewetzte Wände aus Sichtbeton, Zettelchaos mit Jobangeboten und Nachhilfewünschen, ausgetretener Fußboden. Im Fahrstuhl blättert der Lack, stehen die Ziffernfelder für die Etagenwünsche auf dem Kopf. Das Büro der neu berufenen Professorin im sechsten Stock ist dagegen ausgesprochen ordentlich. Akkurat reihen sich ein paar Fachbücher ins Regal, der Schreibtisch ist so geordnet, dass er diesen Namen eigentlich nicht verdient hat. „Ich habe es gern aufgeräumt“, sagt die 39-Jährige. „Da kann ich besser nachdenken.“

Seit Oktober ist sie hier, nach Forschungsaufenthalten in Princeton, Stanford und Yale. Zuletzt hatte sie eine Professur in Osnabrück inne, wo sie der Ruf an die TU Berlin erreichte. Sie ist eine von fünf Einstein-Professoren, die 2011 nach Berlin gekommen sind. Die Idee dahinter: Die vom Land Berlin getragene Einstein-Stiftung unterstützt junge herausragende Wissenschaftler mit Geld für ihre Forschungsarbeit – wenn sie in die Stadt kommen. Je nach Fachgebiet können sie rund eine Million Euro zusätzlich für Labore und Geräte ausgeben. Gitta Kutyniok könne bereits jetzt auf eine beachtliche Wissenschaftskarriere verweisen, sagte der TU-Professoren-Kollege Volker Mehrmann bei ihrer Vorstellung. Mit ihrer Forschung zu „Shearlets“ und „Morphologie unterschiedlicher Objekte“ sei sie in der Weltspitze.

Tatsächlich ist die Mathematik, die Kutyniok betreibt, nicht so leicht zu verstehen. Trotzdem versucht sie geduldig zu erklären, worum es dabei geht. Schließlich gehört neben der Forschung auch die Lehre zu ihren Aufgaben. Die „Shearlets“ sind dabei noch eine vergleichsweise einfach zu erklärende Angelegenheit.

„Dahinter verbirgt sich ein Verfahren, das die Bildverarbeitung erleichtern soll“, sagt die Mathematikerin. Dort geht es unter anderem darum, Linien und Kanten zu erfassen. Die sind besonders spannend: Im Vergleich zu den eintönigen Flächen auf beiden Seiten stehen die Linien für markante Veränderung. Die Wissenschaftler versuchen deshalb, die Linien mit mathematischen Formeln zu beschreiben und sie damit fassbar zu machen.

„Wenn wir zum Beispiel aus dem Fenster hier schauen, sehen wir drei Hochhäuser“, sagt Kutyniok und deutet in Richtung Osten, wo sich die Kanten der Betonklötze klar vom blauen Winterhimmel abheben. Dank ihrer rechtwinkligen Architektur sind die Linien der Häuser relativ einfach zu beschreiben. Schwieriger wird es bei der Spree, die sich zwischen den Gebäuden hindurchwindet. Auch ohne große Mathekenntnisse ist klar, dass die Form ihres Ufers nach aufwendigen Formeln verlangt, um treffend beschrieben zu werden. Ein Fall für Kutynioks Team.

„Im Prinzip beschreiben wir jede Linie durch viele kleine linienartige Objekte, die darin enthalten sind“, erläutert die Mathematikerin. Bei senkrechten Strukturen ist das kein Problem. Da besteht eine Gebäudekante auf einem Digitalbild vereinfacht gesagt aus einem Balken, der vielleicht zehn Pixel breit und 500 Pixel hoch ist. Bei einer Kante, die um 20 Grad geneigt im Raum steht, kann man den 10-mal-500-Pixel-Balken aber nicht einfach rotieren. „Dann würde man das Bezugssystem, nämlich die regelmäßigen Reihen und Spalten der Pixel, stören“, sagt Kutyniok. Deshalb werden die Balken zur Seite verschoben, wie ein hoher Turm von übereinanderliegenden Büchern. „Scherung“ (englisch: shear) sagen Materialforscher dazu. Die winzigen gescherten linienartigen Objekte, die von Kutyniok entwickelt wurden, nennen Mathematiker daher „Shearlets“.

1 Kommentar

Neuester Kommentar