Samstag, den 25. Nov 2017

Von der Punktwolke zum 3D-Modell

Hochauflösende Punktwolken, wie sie zum Beispiel aus Satellitenaufnahmen gewonnen werden, können zu dreidimensionalen virtuellen Modellen von atemberaubender Präzision veredelt werden. Die Verfahren dazu stehen im Mittelpunkt der 54. Photogrammetrischen Woche, die vom 9. bis 13. September 2013 an der Universität Stuttgart stattfindet. Erwartet werden etwa 400 Teilnehmer aus mehr als 50 Ländern. Mit Vorträgen von internationalen Experten an den Vormittagen und Demonstrationen von mittelständischen Firmen (den Open PhoWo Partnern) an den Nachmittagen stellt diese Fachveranstaltung ein Paradebeispiel für gelungenen Technologietransfer dar.

Photogrammetrie ist die Wissenschaft der Ausmessung von Photographien und Bildern. Die Bilder können von der Erde aus (terrestrisch), vom Flugzeug oder von Satelliten digital und mit hoher Auflösung aufgenommen und ausgewertet werden. Die Auswertung von Einzelbildern beseitigt die Perspektivbildgeometrie und liefert orthografische Bilder, die - wie eine Karte - direkt zum Beispiel in Google Earth oder Microsoft Bing Maps integriert werden können. Da ein Bundesland oder auch ganze Länder immer wieder neu und besser aufgelöst überflogen werden, kann auch die Auflösung von Google Earth immer besser werden. Aus diesem Grund sind virtuelle Globen wie Google Earth oder Microsoft’s Bing Map 3D ohne Photogrammetrie nicht denkbar.

Die Auswertung von zwei oder mehreren Bildern im Verband liefert die dritte Dimension, heute vollautomatisch und mit hoher Präzision. Damit lassen sich dreidimensionale Landschaftsbilder sowie Stadtmodelle erzeugen, die mit weiteren Daten angereichert werden können, zum Beispiel Infrarotaufnahmen zur Abschätzung des Energiehaushalts einer Stadt. Hochaufgelöste Punktwolken, wie sie in diesem Jahr im Vordergrund der Photogrammetrischen Woche stehen, sind das Ergebnis des Laser-Scannings (vom Flugzeug, statisch terrestrisch oder mobil terrestrisch) oder aber des sogenannten Dense Image Matchings von Bildern (Satellit, Flugzeug, vom Boden). Letztere Methode liefert sehr viel dichtere Punktwolken, aus denen Gebäude und Vegetation in nie dagewesener Auflösung vollautomatisch extrahiert, Straßenmobiliar wie Verkehrsschilder erkannt und Weltkulturdenkmäler dokumentiert werden können. Die automatische Überführung dieser Punktwolken in dreidimensionale CAD-Modelle, die anschließend auch noch mit einer Textur versehen werden, stellt eine neue wissenschaftliche Herausforderung dar.

Von 3D-Fassaden bis unbemannten Flugkörpern
Neue Aufnahmesysteme für die Schrägbildphotogrammetrie liefern hochaufgelöste Punktwolken nicht nur für die Vogelperspektive. Damit können erstmalig auch Fassaden, Erker, Balkone und Ähnliches vollautomatisch in 3D rekonstruiert werden. Als weiteres Glanzlicht wird der Einsatz von Unbemannten Flugkörpern (Modellflugzeuge, Helikopter, X-Kopter) für zivile Zwecke diskutiert, die irgendwann die Bildaufzeichnung mittels ein- und zweimotorigen Flugzeugen ablösen sollen. Mit diesen sehr flexibel einzusetzenden Trägern von Kamerasystemen wäre zum Beispiel jede Gemeinde in der Lage, versiegelte Flächen dezimeterscharf zu ermitteln und die Abwassergebühren individuell zu staffeln.

Ziel der Forscher sind umfassende 3D-Weltmodelle, die einerseits durch Millionen von privaten, im Internet verfügbaren Fotos erzeugt werden und auf diese Weise digitalen Globen noch die fehlenden 3D-Stadtmodelle bereitstellen können. Andererseits werden neueste, hochgenaue Technologien zur umfassenden Dokumentation von Weltkulturdenkmälern (Laser Scanning, Photos) vorgestellt, die so gute virtuelle dreidimensionale Modelle erzeugen können, dass sie sie sich vom Original nicht mehr unterscheiden lassen. Mittels 3D-Druckern können diese sogar ausgedruckt werden.

 

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