Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB

Industrieanlagen- und Bauwerkserfassung

 

Ausgangssituation

Die Erstellung hochgenauer 3-D-Modelle von Gebäuden und Industrieanlagen mit Hilfe berührungsloser Laservermessung erlangt zunehmend an Bedeutung. Jedoch sind zur Verarbeitung der Daten heutzutage viele manuelle Schritte notwendig. Die dabei getroffenen subjektiven Entscheidungen und Interpretationen des Menschen führen zu verfrühter Generalisierung und sind Ursache für Fehler und Ungenauigkeiten.

Fortschritte in der Scannertechnik führen zu immer höheren Auflösungen. Die dabei stark anwachsenden Datenmengen sind nicht mehr vollständig manuell auswertbar. Die Beschränkung der Messungen auf punktuelle Erfassungen reduziert zwar den Auswerteaufwand, führt jedoch zum Verlust von Details im erzeugten 3-D-Modell.

Gesucht ist also ein Verfahren, welches sowohl den manuellen Aufwand reduziert, als auch große Datenmengen aus hochaufgelösten Aufnahmen verarbeiten kann.

 

Lösung

Die Automatisierung des Auswertevorgangs löst diese Probleme. Im Gegensatz zur Auswertung durch den Menschen, garantieren die eingesetzten Algorithmen die gewünschte Genauigkeit der resultierenden 3-D-Modelle unter Einhaltung vorgegebener Toleranzen.

Zusätzlich ermöglicht die Reduktion des manuellen Aufwands die Verarbeitung deutlich größerer Datenmengen und damit die detaillierte Modellierung großer Gebäude und Industrieanlagen.

Durch die hochgenaue und umfangreiche Erfassung können ohne erneute Messungen zukünftige Problemstellungen bearbeitet werden.

Vorteile

  • Garantierte Genauigkeit und Toleranz
  • Schneller als manuelle Auswertung
  • Detaillierte Erfassung auch großer Gebäude

 

scene·Capture - Messung

Das Programm scene·Capture bietet eine datenbankgestütze Möglichkeit Messkampagnen zu planen und durchzuführen.

Um den Zeitaufwand der Messung zu minimieren und die gewünschte Genauigkeit einzuhalten, ist die optimale Standortplanung für Laserscanner besonders wichtig.

Ziel dieser Planung ist, die Anzahl der Laserscans zu reduzieren, da mit jeder Messung die Datenmenge und der erforderliche Verarbeitungsaufwand wachsen. Dennoch müssen genügend Laserscans durchgeführt werden, um Verdeckungen aufzulösen und die mit zunehmender Entfernung zum Scanner abnehmende Genauigkeit zu kompensieren.

An geplanten Standorten liefert eine hochauflösende Digitalkamera die Farbinformationen zur späteren Texturierung. Zusätzlich dienen mit einem Tachymeter vermessene Festpunkte der Anbindung an ein bestehendes Bezugssystem, wie z.B. das Landeskoordinatensystem.

Ein Einzelscan erreicht dabei eine Genauigkeit von ≈3 mm (in 10 m Entfernung) und besteht aus 175 bis 800 Millionen Punkten (je nach Auflösung). Die so erfassbare Grundfläche beträgt bis zu 300 m².

scene·Model - Verarbeitung

Die Generalisierung der Laserpunktwolken zu hochgenauen 3-D-Modellen erfolgt automatisiert in mehreren Schritten im Programm scene·Model. Zunächst ermöglicht die strukturelle Analyse der einzelnen Punktwolken die Erstellung sehr detaillierter Dreiecksvermaschungen. Durch deren Fusion entsteht das Gesamtmodell unter Einhaltung der gewünschten Genauigkeit.

Algorithmen zur Objektrekonstruktion generalisieren danach automatisiert das 3-D-Modell. Dies ermöglicht den Export von Objekten, beispielsweise Standardbauteilen, in Standardformate für den Einsatz in CAD-Software.

Dabei steuert die Software die Einhaltung der vorgegebenen Toleranzen und den Detailgrad der detektierten Objekte.

scene·InterView - Darstellung

Die Betrachtungssoftware scene·InterView stellt Werkzeuge für die wirklichkeitsgetreue Bemaßung zur Verfügung und kann Grundrisse, Ansichten, Einzelbilder und Videos generieren.

Programme und Module

  • scene·Capture bietet die Möglichkeit auch große Messkampagnen zuverlässig zu planen und durchzuführen.
  • scene·Model generiert 3-D-Modelle aus den erfassten Einzelpunktwolken.
  • scene·InterView stellt die virtuelle Realität flüssig dar.
  • scene·Cut ermöglicht das Erstellen von 2-D-Ansichten wie z.B. Grundrissen und Wandabwicklungen.
  • scene·Video bietet die Möglichkeit hochaufgelöste Einzelbilder und Videos zu rendern.
  • scene·Measure erlaubt die intuitive und wirklichkeitsgetreue Bemaßung der erfassten Szene.

 

Stand: 12/2011