 Kompetenzcenter Ingenieurvermessung
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3D-Objekterfassung » Erfassungs- und Auswerteprozess
Je nach Projektanforderungen erfolgt die Objekterfassung in einem oder mehreren Scans (Punktwolken). Unter einer Punktwolke versteht man eine große Anzahl nicht klassifizierter dreidimensionaler Objektpunkte, die mit einem Laserscanner auf einer beliebigen Oberfläche gemessen werden.
Die Prozesskette beim terrestrischen Laserscanning beginnt mit der Objekterfassung von einem, respektive mehreren Standpunkten aus. Als Ergebnis erhält man die Punktwolke(n) in einem lokalen Koordinatensystem. Im weiteren Prozessverlauf der Auswertung müssen die Punktwolken verknüpft werden, wobei man dort mehrere Ansätze verfolgt, wie z.B. Verknüpfung über Passflächen, über identische Punkte in den Punktwolken, über sphärische Zielzeichen oder über retroreflektierende Zielmarken. Ein innovativer Ansatz ist unter der Bezeichnung ICP (iterativ closest point) bekannt. Hier werden im Überlappungsbereich zweier Punktwolken Bereiche segmentiert, in denen dann näherungsweise identische Punkte über die Bestimmung der kürzesten euklidischen Distanz ausgewählt werden. Iterativ kann dann über räumliche Ähnlichkeitstransformationen eine Annäherung der beiden Punktwolken erreicht werden. Weitere Informationen und Literaturquellen zum Thema ICP findet man in (Kraus 2004). Im Ergebnis erhält man, unabhängig von der Methode, einen Datensatz, der dann für die weitere Modellierung im Computer zur Verfügung steht. Durch Zufuhr von speziellem Fachwissen kann aus diesem Datensatz ein Modell des realen Objektes erzeugt werden. Durch die Kombination mit Fotoinformationen kann die Qualität des Modells noch gesteigert werden, was z.B. Anwendungsmöglichkeiten im Bereich Virtual Reality ermöglicht.
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Bild 3: Prozesskette beim terrestrischen Laserscanning
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Gerade der Teil der Prozesskette, der sich mit der Auswertung beschäftigt muss in der Zukunft noch optimiert werden. Der Prozessablauf von der Objekterfassung über die Verknüpfung bis hin zur Visualisierung ist theoretisch aufgrund der vollständigen Datenverfügbarkeit im Computer automatisierbar. Erste Ansätze hierzu findet man z.B. in (Kern 2003).
Beim klassischen Auswerteansatz erfolgt ausgehend von den aufgenommenen Punktwolken eine Verknüpfung zu einer Gesamtszene. Aus dieser Gesamtszene können dann bestimmte Bereiche selektiert werden um daraus über bestimmte Algorithmen geometrische Primitive wie z.B. Ebenen oder Zylinder zu approximieren. Diese können anschließend zu einem Randflächenmodell verschnitten werden.
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Bild 4: Auswertestrategie von Laserscannerdaten (Niemeier u.a. 2002)
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Abschließend erhält man ein so genanntes Drahtgittermodell, aus dem z.B. Grundrisse und/oder Schnitte abgeleitet werden können.
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