Phototachymetrie. Eine Eine Methode zur zur Bauwerksmodellierung. 1. Eine neue Methode. 2. Das Funktionsprinzip ein einfaches Beispiel

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Kristin Haupt
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1 Phototachymetrie Eine Eine Methode zur zur Bauwerksmodellierung 1. Eine neue Methode 2. Das Funktionsprinzip ein einfaches Beispiel 3. Vielfältige Möglichkeiten 4. Qualitätskontrolle Ruhr-Universität Bochum Geodäsie im Bauwesen Prof. Dr.-Ing. habil. M. Scherer Geodäsie im Bauwesen Ruhr-Universität Bochum

Phototachymetrie Phototachymetrie Hardware

motorisiert und reflektorlos messend oder / und

Kameras (Video-totalstation (IATS Image Assisted

Weitwinkelkameras erforderlich spezielle

Notebook optional Sonderfunktionen für die

2 Phototachymetrie Phototachymetrie Hardware Software 1. Intelligente Totalstation, d.h. motorisiert und reflektorlos messend oder / und Intelligente Totalsta-tion mit integrierten Kameras (Video-totalstation (IATS Image Assisted Total Station ) allgemeines Vermessungsprogramm Weitwinkelkameras erforderlich spezielle Ergänzungen für die Phototachymetrie 2. Notebook optional Sonderfunktionen für die Architekturvermessung 3. Digitalkamera Okularkamera mit Autofokus Merkmalsextraktion

3 Bilder Bilderder derexternen externenoder oderder dereinbaukameras Einbaukameras zur zur Dokumentation 1. Visualisierung Archivierung Beweissicherung Steuerung und Merkmalsextraktion 1. Gerätesteuerung automatisch / manuell Grob- Feinkontrolle 1. Entzerrung 2. Ortho photo a) aus externem Bild 2. Dokumentation der Aufnahmesituation Layer zur Verknüpfung von Bild, Aktionen und Koordinaten b) aus dem Tachymeterbild 3. Geometrie und 3D-Modell 2. Messen im Bild

4 Phototachymetrie Phototachymetrie : : Intelligente Intelligente Kontrolle Kontrolle über über externe externe Bilder Bilder 1 Schritte Schritte Objektfotos Objektfotos im im Notebook Notebook speichern, speichern, äußere äußere Orientierung Orientierung über über Koordinatenmessung Koordinatenmessung und und Referenzierung Referenzierung Zug Zug um um Zug Zug in in einem einem Schritt Schritt durchführen. durchführen Wird ein Bildpunkt des Objekts angeklickt, fährt der distanzmessende Laserfleck automatisch zum entsprechenden Objektpunkt In dieser Weise eine geometrische Primitive z.b. eine Ebene über drei Punkte - bezeichnen

Phototachymetrie Phototachymetrie : : Intelligente Intelligente Kontrolle Kontrolle über über externe externe Bilder Bilder 4 On-line-Steps On-line-Steps 4.

5 Phototachymetrie Phototachymetrie : : Intelligente Intelligente Kontrolle Kontrolle über über externe externe Bilder Bilder 4 On-line-Steps On-line-Steps 4. Die Ecken einer Bildoberfläche bezeichnen: automatisch werden die Textur für eine Visualisierung und die Eckkoordinaten des geometrischen Modells bestimmt. n n. z.b. die nächste Ebene parallel oder rechtwinklig zur vorherigen definieren über eine Messung, dann die Bildebene wieder polygonal ausschneiden für Visualisierung und Ermittlung der Geometrie.

6 Begleitende Begleitende dynamische dynamische visuelle visuelle Messprotokolle Messprotokolle Im Im Originalbild 2. Originalbild 2. Im Im AutoCAD AutoCAD - - Modell Modell 13 Nord - graphisch und alphanumerische Dokumentation - verschiedene Layer zur Verknüpfung mit späteren Arbeiten - Eingabe von Steuerzeichen - Verfolgung des Modellaufbaues - Kontrolle auf Vollständigkeit - Orientierungshilfe

7 Verfahren Verfahren zur zur Koordinatenbestimmung hybrid Bild/Totalstation tachymetrisch Totalstation tachymetrische Bestimmung eines Regelkörpers, dann Schnitt mit Richtung aus dem Bild Steuerung der Messung über das Bild evtl. kombiniert mit Merkmalsextraktion ausschließliche Nutzung externer Bilder direkte tachymetrische Messung (manuelle Ausrichtung der Totalstation) intelligentes Scannen intelligente Steuerung, auch Profile Video-Totalstation / Merkmalsextraktion Platzierung von Kopien, Versatzstücken, Bandstrukturen u.a.

8 Die Die Werkzeugpalette Werkzeugpalette Fotoalbum natürlicher und künstlicher Zielmarken Interaktive Funktionen zur Gerätesteuerung über externe Bilder oder über eingebaute Kameras Zukunft: Automationsmöglichkeiten durch Merkmalsextraktion und IATS-Totalstation Gittermaß 5 cm Grobsteuerung Fernsteuerung der Totalstation über das Bild Interaktive graphische Funktionen zur Gerätesteuerung

Alternative Alternative Arbeitsweise: Arbeitsweise: Minimierung Minimierung der der Arbeitszeit Arbeitszeit vor vor Ort Ort wahlweise wahlweise a) a) Vorbearbeitung Vorbearbeitung oder oder b) b)

9 Alternative Alternative Arbeitsweise: Arbeitsweise: Minimierung Minimierung der der Arbeitszeit Arbeitszeit vor vor Ort Ort wahlweise wahlweise a) a) Vorbearbeitung Vorbearbeitung oder oder b) b) Nachbearbeitung Nachbearbeitung Bild verband aufnehmen Arbeitspfad häuslich festlegen (schnelle Flächenmarkierung mit Auswahlmenü); grobe Umfahrung Vollautomatische Bearbeitung durch die Totalstation vor Ort Messung bei gesetzten Punkten und Merkmalsextraktion in Nähe von Linien 3D-Modell vor Ort prüfbar auf Richtigkeit und Vollständigkeit E1 E1 P6 S3 P5 S2 Bildgrenze P4 automatisch berücksichtigen P3 S1 Häusliche Vorab-Markierung von Arbeitsabläufen im Bild Verknüpfung mit dem dynamischen Arbeitsprotokoll (s.v.) Hauptebene E S4 S4 P2 P2 E1 E1 E1 E2 S1 S1 P1 E1 Video-Totalstation: Einbindung der Merkmalsextration zur Adaption des Theodolitbildes an das externe Bild Parallelebene P Senkrechte Ebene S Schräge Ebene Polygon P P1 P1 P1 S1 S1 S1 S1 R1 R1 R1 Auswahlliste

Zur Zur Genauigkeit Genauigkeit Die Vektoren enthalten Restabweichungen der inneren

Verzeichnung) Abweichungen von der tachymetrischen Bestimmung der Sollkoordinaten

mit dem Objekt-Regelkörper b) direkte Messung eines Punktes am Objekt Diese Redundanz macht

10 Zur Zur Genauigkeit Genauigkeit Die Vektoren enthalten Restabweichungen der inneren Orientierung (insbes. Verzeichnung) Abweichungen von der tachymetrischen Bestimmung der Sollkoordinaten Abweichungen aus der parametrischen Orientierung Geometrie aus a) Schnitt der Bildrichtung mit dem Objekt-Regelkörper b) direkte Messung eines Punktes am Objekt Diese Redundanz macht automatische Überprüfung möglich. Fläche 4,50 m x 7,50 m ; je 5 Passpunkte: Maßstab der Vektoren: = 1 cm Aufnahmeabstand normal zur Wand ca. 12 m q = 2,3 cm s = 0,5 cm h = 0,8 cm Fehler!

Qualitätskontrolle Qualitätskontrolle Kontrolle des Aufnahmeprozesses Prüfung der geometrischen Richtigkeit Prüfung der Vollständigkeit Koordinatendifferenzen zwischen über Bildklick berechneten und

11 Qualitätskontrolle Qualitätskontrolle Kontrolle des Aufnahmeprozesses Prüfung der geometrischen Richtigkeit Prüfung der Vollständigkeit Koordinatendifferenzen zwischen über Bildklick berechneten und danach automatisch angesteuert und gemessenen Punkten Anzeige der tachymetrisch ermittelten Punktposition im Bild Überlagerung des Bildes mit alphanumerischer und graphischer Information entsprechend dem Messungsfortschritt Sukzessive 3D Modellbildung unter AutoCAD T 13 Nord T = Position der Totalstation

Beseitigung Beseitigung der der Redundanz Redundanz des des Informationsgehaltes von von Bild Bild und und Geometrie Geometrie (Beispiel) (Beispiel) Anpassung der Geometrie auf das Bild Anpassung des

12 Beseitigung Beseitigung der der Redundanz Redundanz des des Informationsgehaltes von von Bild Bild und und Geometrie Geometrie (Beispiel) (Beispiel) Anpassung der Geometrie auf das Bild Anpassung des Bildes auf die Geometrie Herleitung der Geometrie ausschließlich über Klick ins Bild Kante / Ecke aus Polarmessung widerspruchsfreies 3D- Modell mit photorealistischer Textur direkte Messung (auch halbautomatisch) Querscannen 1) Kante aus Bild extrahiert Bildausschnitt Stretchen extrem schnelle Methode geometrisch genaues Modell 1) hierzu wäre eine schnellere Kantenermittlung wünschenswert

13 Phototachymetrie Phototachymetrie Externe Kamera Motorisiertes Tachymeter mit interner Okular- und Weitwinkelkamera/ Zoom Geräte (teil) - automatische Bildsortierung äußere Orientierung Mustererkennung Parameter bekannt Kalibrierung / Orientierung manuell teilautomatisch Flächenansatz / Bereich Ecken-, Kantenansatz; Hz-/ V-Linien Nutzung von Bild-/Geometrie- Redundanz Merkmalsextraktion Messung Einzelpunkte Linienscan Flächenscan Muster Matching Houghtransformation Manuell, EDM-Scan Parallelität, Rechtwinkligkeit Ähnlichkeit Wiederholungen... Volle Nutzung der Merkmalsextraktion Zukunft

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