Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Gleichzeitige Erfassung von Laserscandaten und photogrammetrischen Bildverbänden: Nutzerführung und Datenregistrierung

Laserscanning hat sich bei der Erfassung großer Objekte im Innen- wie im Außenbereich etabliert, Laserscanner (LS) sind ein großer kommerzieller Erfolg in der Messgerätetechnik der letzten Jahre und inzwischen gut verbreitet. Die wachsende Marktdurchdringung ist auf Einsatzvorteile, besonders die Punktmessqualität bei weitgehender Unabhängigkeit von Oberflächeneigenschaften zurückzuführen. Dennoch ist die LS-Technologie auch durch limitierende Nachteile charakterisiert: Dazu zählen die festen Winkelschritte, die Abhängig der Punktauflösung von der Distanz Objekt–Scanner, die eine Erfassung ausgezeichneter diskreter Punkte am Zielobjekt verhindern. Weiter sind sie limitiert bzgl. des Erfassungsraums (Abschattungen) und auch der Erfassung radiometrischer Information. Diese Nachteile können durch den kombinierten Einsatz von LS mit passiver Photogrammetrie ausgeglichen werden. Mittels Photogrammetrie können aus erfassten Bildverbänden sowohl geometrische als auch semantische Objektinformation sehr gut abgeleitet werden, praktische Einschränkungen bei der Standortwahl entfallen hier.

Für den Einsatz einer hybriden Erfassungsmethodik (LS + Photogrammetrie) besteht Forschungs- und Entwicklungsbedarf, da der erreichte Stand der Technik noch nicht erlaubt, Daten in einem kombinierten Verfahren einfach, effizient und genau zu erfassen. Mit dem vorliegenden Projekt soll ein wesentlicher Entwicklungsfortschritt für praktisch einsetzbare, hybride Messverfahren durch eine hochqualitative Datenauswertung und eine auf der Basis operativer Zwischenauswertungen basierende Nutzerführung erreicht werden.

KMU verschiedener Branchen (Systementwickler LS und optische Messtechnik, Dienstleister für Immobilienbewertung, Architekturvisualisierung, Bauplanung, Dokumentation von Industrieanlagen und technischen Objekten, Brücken, Schiffe, Tunnel, Restaurierung historischer Bauten) können von dieser verfahrenstechnischen Weiterentwicklung profitieren und sind an dieser interessiert.

Ergebniszusammenfassung:

In diesem Projekt wurden einige der wesentlichen Nachteile des Laserscannings (LS) adressiert, wobei der Fokus auf dem terrestrischem Laserscanning (TLS) in Kombination mit photogrammetrischen Bildverbänden lag, um die Defizite auszugleichen bzw. in ausgewählten Bereichen die Auflösung der Punktwolke lokal zu verbessern und die Informationsdichte zu erhöhen.

Der in LaScaBi entwickelte Ansatz, zur vollautomatischen Ko-Registrierung von LS- und Bilddaten in ein Koordinatensystem, zeichnet sich dadurch aus, dass die originären Sensordaten direkt genutzt werden. Wir zeigen, dass das Nutzen von Merkmalsextraktoren, die auf von den TLS-Daten abgeleiteten Panoramabildern arbeiten, gut dazu geeignet ist, die Punktwolke mit den Bildern zu verknüpfen. Im Resultat des Forschungsprojektes ist eine anwendungsnahe Demonstrator-Applikation entstanden, die der Nutzerführung, der Interaktion mit Scan- und Bilddaten und als Frontend für komplexe Algorithmik dient. Es wurde ein funktionales Gesamtkonzept erarbeitet, um die Ko-Registrierung von Daten automatisiert zu ermöglichen. Schlüsselrollen spielen hier auch die Detektion von verdeckten Bereichen in Laserscans sowie die Generierung synthetischer Bilddaten zur Korrelation mit real aufgenommenen Kamerabildern. Da die Demonstrator-Lösung einen besonderen Fokus auf die operative Nutzung im Feld setzt, wurde die Datenhaltung und das Rendering optimiert.

Die im Vorhaben ausgeführte Kombination von Laserscanning- und photogrammetrischer Erfassung und Auswertung bietet KMU, die Systemlösungen entwickeln und anbieten oder eine anwendungsspezifische Dienstleistung unter Nutzung solcher Erfassungssysteme erbringen, signifikante Wettbewerbsvorteile. Aus der Kombination der beiden Technologien können durch effektivere und flexibler einsetzbare Lösungen neue Einsatz- und Geschäftsfelder erschlossen werden.