Mobile Mapping Trends und Entwicklungen seit der Fachtagung Mobile Mapping 2011 Prof. Dr. Stephan Nebiker FHNW Fachhochschule Nordwestschweiz Hochschule für Architektur, Bau und Geomatik Institut Vermessung und Geoinformation stephan.nebiker@fhnw.ch Mobile Mapping 2013 (MM2013) Geodaten für die Mobilität der Zukunft FHNW, Muttenz, 19. Juni 2013 2011 FHNW / IVGI
Aspen Movie Map Lektionen aus frühen Visionen Visionäre Features Interaktive Bild- / Video-Navigation Verlinkung Video & 2D-Karte Multi-temporale Bildinhalte Multimedia-Inhalte (Bild, Ton, Video) Augmented Display Touch Interface Lippman, A., 1980. Movie-maps: An application of the optical videodisc to computer graphics. ACM SIGGRAPH Computer Graphics 14(3): 32-42. Voice-Ausgabe Mobile Mapping Trends & Entwicklungen, MM2013, FHNW, 19.06.13 2
Inhalt Markt Georeferenzierung Mobile Erfassung Processing Nutzung Rahmenbedingungen Mobile Mapping Trends & Entwicklungen, MM2013, FHNW, 19.06.13 3
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Mobile Mapping Consumer Markt oder "Die Schlacht um die Karten" NEU: Nokia als Google-Haupt-Konkurrent Kauf von Navteq im 2008 Kauf von earthmine 2012 / Aufgabe Stereopanorama-Lösung? Navteq TRUE (mit MS bing Logo) Google Vorüberg. Dämpfer wg. Datenschutz ABER: 1 Mrd. US$ pro für Geo Microsoft bing streetside DE: Betaphase Dez 11 - April 12 seither "Funkstille" Mobile Mapping Trends & Entwicklungen, MM2013, FHNW, 19.06.13 5
Markt für High-end Geodatendienste und Engineering-Projekte Mobile Mapping Trends & Entwicklungen, MM2013, FHNW, 19.06.13 6
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Mobile Messsysteme Komponenten Messsensorik / Umgebungssensorik Laserscanner, Bildsensoren etc. GNSS INS Stereokameras (oblique) Laserscanner Georeferenzierung / Positionierungssensorik GNSS, INS, DMI Stereokamera (front) Mobile Plattform Motorfahrzeug, Flugzeug, UAV, Zug, Schiff Multi-Stereo Mobile Mapping System inovitas AG (www.inovitas.ch ) Mobile Mapping Trends & Entwicklungen, MM2013, FHNW, 19.06.13 8
Trägerplattformen Mobile Mapping Trends & Entwicklungen, MM2013, FHNW, 19.06.13 9
Bildsensorik Sensorkonfigurationen Mono / Divergent Panorama Stereo flexible Blickrichtungen, «einfach» realisierbar keine direkte 2D-/3D- Punktbestimmung Bilddokumentation Texturierung von Punktwolken 360 -Abdeckung aufwändiges Kameradesign keine direkte 2D-/3D- Punktbestimmung «Google Street View»- Produkte fixe Geometrien (längs / quer zur Fahrtrichtung) anspruchsvolle Kalibrierung genaue / direkte 3D- Punktbestimmung 3D-(Mess-)Videos Mobile Mapping Trends & Entwicklungen, MM2013, FHNW, 19.06.13 10
Laserscanning Konfigurationen Single-Scanner Multi-Scanner Neu / zunehmend: Multi-Beam Scanner Mobile Mapping Trends & Entwicklungen, MM2013, FHNW, 19.06.13 11
Neuigkeiten Messsensorik (Auswahl) Bildsensoren Neue Panorama-Bildsensoren, z.b. Pointgrey Ladybug 5 LiDAR-Sensoren Multi-Beam LiDAR z.b. Velodyne HDL-32E Flash LiDAR? Ball Aerospace Total Sight Flash LiDAR (http://youtu.be/vj-rqjq1qom) Mobile Mapping Trends & Entwicklungen, MM2013, FHNW, 19.06.13 12
Trend: integrierte Systeme (Plug-and-drive?) Multi-Kamerasysteme z.b. Trimble MX1 LiDAR mit Bildsensoren Trimble MX8 Leica Pegasus Mobile Mapping Trends & Entwicklungen, MM2013, FHNW, 19.06.13 13
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Integration Airborne LiDAR mit Mobile LiDAR Nationalstrasse N08, Interlaken Ost Brienz (Emch + Berger AG & Topscan GmbH) Mobile Mapping Trends & Entwicklungen, MM2013, FHNW, 19.06.13 15
Georeferenzierung mit Totalstation und Inertialsystem Mobile Mapping Trends & Entwicklungen, MM2013, FHNW, 19.06.13 16
INS/GNSS/Vision-Datenfusion Schritt 1: Unabhängige Bestimmung von Positions-Updates aus Einzelpasspunkten Passpunktgruppen a) Bündelblock-basierte Updates b) Einzelpunkt Updates 3676 3676 2 1 Height [m] 596 594 2.0282 2.0282 x 10 5 [m] x 10 5 2.0283 North 3677 3677 2 1 3678 3678 2 1 3679 3679 2 1 3680 3680 2 1 3681 3681 2 1 3682 3682 2 1 3683 12106 3683 2 1 3684 3684 12113 2 1 3685 3685 14155 2 1 12112 3686 3686 14154 2 1 12105 3687 3687 2 1 3688 3688 6.0454 2 1 14152 12111 14153 3690 3690 14150 14151 1 6.0454 2 12110 3691 3691 2 1 12109 6.0454 CPG 14148 12104 14147 14149 14201 14198 14199 6.0455 14200 2.0284 14203 14204 6.0456 14202 2.0284 6.0456 2.0284 x 10 5 [m] 2.0285 6.0457 Control point observations Tie point observations Stereo basis control point East Update: Ausrichtung und Position Bild-basiertes MM Positionsdifferenz zwischen DG und Passpunkt Update: Position Bild- und LSbasiertes MM direct georeferenced trajectory vision based position update Mobile Mapping Trends & Entwicklungen, MM2013, FHNW, 19.06.13 17
Integrierte Georeferenzierung (IG) Testdatensätze DG IG mean std. dev. mean std. dev. Residual plots of test site A Direct Georeferencing Integrated Georeferencing A X [cm] -13.9 17.1 1.4 4.2 Y [cm] 10.9 17.3 0.9 4.2 H [cm] 6.1 9.3 0.5 1.7 2D [cm] 24.3 5.9 3D [cm] 26.0 6.2 9.63 x 104 [m] 9.62 9.61 9.6 9.63 x 104 [m] 9.62 9.61 9.6 B X [cm] -7.4 9.0-0.5 5.1 Y [cm] 1.8 7.4 2.0 5.7 H [cm] -16.6 18.5-1.5 2.7 North 9.59 9.58 9.57 North 9.59 9.58 9.57 2D [cm] 11.6 7.7 3D [cm] 21.9 8.1 9.56 9.55 9.56 9.55 DG-Lösung mit systematischem Fehlerverhalten wg. GNSS-Signalverlusten IG mit signifikanter Verbesserung INS/GNSS/Vision-Fusion erlaubt Beibehaltung der Georeferenzierungsgenauigkeit 9.54 10cm 9.53 9.52 7.168 7.17 East 7.172 7.174 x 10 5 [m] Control or Checkpoint Mobile Mapping Track 9.54 10cm 9.53 9.52 7.168 7.17 7.172 7.174 East x 10 5 [m] Residual in Position [2D] Residual in Height [H] Mobile Mapping Trends & Entwicklungen, MM2013, FHNW, 19.06.13 18
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Punktwolken vs. Bilddaten Hauptherausforderungen Punktwolken Punktwolken mit Intensitätswerten Texturierte Punktwolken Full Waveform Herausforderung: exakte räumliche und zeitliche Co-Registrierung von LiDAR- Punkten und Bildinformation Bilddaten Monobilder / Panoramabilder Stereobilder 3D-Bilddaten "Mapping the Future as an Intelligent 3D Image" (Keynote Lawrie Jordan, ESRI an der ILMF) Herausforderung: zuverlässige und genaue 3D-Messungen über 360 Mobile Mapping Trends & Entwicklungen, MM2013, FHNW, 19.06.13 20
Image Matching Multi-Image Matching & Strassenszenen Wissenschaft Photogrammetrie, Computer Vision und Robotik => vgl. Vorträge Industrie Google Maps '2013' Ersatz expliziter 3D-Gebäudemodelle durch detailliertes DOM Acute3D (http://www.acute3d.com/) Streetside 3D Reconstruction Lizensiert u.a. durch Autodesk (z.b. in 123D Catch) Mobile Mapping Trends & Entwicklungen, MM2013, FHNW, 19.06.13 21
Automatische Informationsextraktion und 3D-Szeneninterpretation Matti, E., 2012. Geometrie- und farbbasierte Punktwolkenklassifizierung von komplexen urbanen Laserscanning-szenen mittels überwachter SOM-Klassifikation. Master-Vertiefungsprojekt. Mobile Mapping Trends & Entwicklungen, MM2013, FHNW, 19.06.13 22
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Technologien: Cloud und Web 3D-Geodienste: Hauptziel Einfache Nutzung massiver Geodatenmengen durch breite Anwenderbasis HTML5! W3C Candidate Recomm. seit Dez. 2012 Neu: <canvas> => 2D-Grafiken... WebGL (Web Graphics Library) ==> Plugin-freie Clients für 3D-Geodienste Cloud! Kostengünstige / populäre / zuverlässige Cloud-Lösungen (z.b. Amazon EC2) ABER: Neue Kontroverse Public vs. Private Cloud durch PRISM/NSA-Skandal Neue Client-Cloud-Architekturen sind erforderlich und am Entstehen Mobile Mapping Trends & Entwicklungen, MM2013, FHNW, 19.06.13 24
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Mobile Mapping und Datenschutz Datenschutz-Kodex für Geodatendienste in Deutschland (28. Feb. 2011) www.geodatendienstekodex.de (mit Unterzeichnerliste) Eckdaten des Kodex: Vorinformation über Aufnahmen, Anonymisierung von Gesichtern und KfZ-Kennzeichen (inkl. Rohdaten!), einfache Widerspruchsmöglichkeit inkl. Unkenntlichmachung von Häusern od. Hausteilen CH-Bundesgerichtsentscheid (1C_230/2011 vom 31.5.2012) höchstens ca. 1 % der Bilder ungenügend anonymisiert im Internet & nachträgliche manuelle Unkenntlichmachung auf Anzeige der Betroffenen vollständige Anonymisierung im Bereich von sensiblen Einrichtungen (Schulen, Spitäler, Altersheime, Frauenhäuser, Gerichte und Gefängnisse) keine Bilder von Privatbereichen ohne Zustimmung, falls Kamerahöhe > 2m Information in lokalen Medien Mobile Mapping Trends & Entwicklungen, MM2013, FHNW, 19.06.13 26
Google Street View Vor und nach BG-Entscheid: finde den Unterschied Mobile Mapping Trends & Entwicklungen, MM2013, FHNW, 19.06.13 27
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Ausblick Indoor Mobile Mapping Boom (oder Hype?) Indoor Location Services Gute Aussichten für Indoor Mobile Mapping Ansätze / Technologien Panoramaaufnahmen (QuickTime VR seit 1994!) Hand-held Lasers (vgl. CSIRO Video) SLAM (vgl. Vortrag J. Nikolic) Mobile Mapping Trends & Entwicklungen, MM2013, FHNW, 19.06.13 29
Ausblick II lange erwartet / die (ewigen) Hoffnungsträger? Ground Penetrating Radar (GPR) Range Imaging (inkl. Outdoor-Anwendungen) MS XBox One Kinect RGB + NIR + Tiefe mit 1020P und 30 fps Mobile Mapping Trends & Entwicklungen, MM2013, FHNW, 19.06.13 30
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Fragen? stephan.nebiker@fhnw.ch Mobile Mapping Trends & Entwicklungen, MM2013, FHNW, 19.06.13 31