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A. Spitzer:
"Verwendung von Spiegeln zur vollständigen photogrammetrischen Oberflächenrekonstruktion von schwer zugänglichen Objekten";
Supervisor: C. Ressl, J. Jansa; Institut für Photogrammetrie und Fernerkundung, 2009.

The topic of this paper is the complete photogrammetric survey of surfaces that are not easily accessible. The
main focus lies on the survey using laserscanning devices based on the triangulation and the polar method.
The scannable area may be restricted due to technical deficiencies (e.g.: limited scan range, dimensions of
the laserscanner etc.).
This paper presents and develops a method to modify the area to be captured using a mirror. The results
so obtained this way are mirror-inverted. In order to merge them with the conventionally captured data, this
reflection has to be "reversed".
The solution proposed in this paper includes a "reversion" of the reflection by means of a mathematical
plane. With it the reflection by means of an arbitrary mathematical plane is sufficient. The necessary
congruence transformation which usually has to be performed afterwards can be dropped, because this
transformation is implicitly done during the calculation of the exterior orientation parameters of the point
clouds or during the fusion of several point clouds (for instance by means of the ICP algorithm) and so it is
redundant.
Since the mirror in reality always deviates from a virtual mathematical plane, the resulting coordinates
are affected by additional errors. In this paper the possible size of these additional errors are investigated if
a high quality first surface mirror is used for survey.
Theoretical analyses shows that the method presented for the "reversal" of the reflection can be used for
data capture with polar laserscanners without restrictions due to their reduced accuracy of measurement. For
triangulation based devices, the method can be used under certain restrictions (e.g.: short distance between
mirror and object). The practical tests carried out during the course of this work have shown that the
measurement by mirror can be performed without significant additional work and expense. The accuracy of
the results obtained through this method partly exceeded the expectations based on the theoretical analyses.

Die vollständige photogrammetrische Oberflächenerfassung von schwer zugänglichen Objektteilen ist das
Thema der vorliegenden Arbeit. Das Hauptaugenmerk liegt dabei bei der Vermessung mit Laserscannern,
die nach dem Triangulations- bzw. dem polaren Verfahren arbeiten. Aufgrund von technischen Unzulänglichkeiten
(z.B.: Wahrung der Mindestaufnahmedistanz, Ausmaße des Geräts etc.) kann der Bereich, der vom
Scanner erfassbar ist, eingeschränkt sein.
Zur Veränderung des erfassbaren Objektbereichs wird in dieser Arbeit die Vermessung via Spiegel vorgestellt
und untersucht. Die auf diese Weise erhaltenen Messergebnisse sind spiegelverkehrt und müssen zur
Fusion mit den herkömmlich erfassten Daten "entspiegelt" werden.
Der in dieser Arbeit beschrittene Lösungsweg sieht eine rechnerische Entspiegelung an einer mathematischen
Ebene vor. Dabei ist die Spieglung an einer beliebig im Raum gelagerten Ebene ausreichend. Die
eigentlich notwendige anschließende Kongruenztransformation kann entfallen, da diese implizit bei einer etwaigen
absoluten Orientierungen der Punktwolken oder bei der Fusion mehrerer Punktwolken (z.B.: mit
Hilfe des ICP-Algorithmus) durchgeführt wird.
Da die Form eines realen Spiegels von der einer mathematischen Ebene abweicht, erhaltenen die so
"entspiegelten" eine zusätzliche Fehlerkomponente. In der vorliegenden Arbeit wird untersucht, wie groß
diese Fehlerkomponente sein kann, wenn ein Vorderflächenspiegel von hoher Qualität bei der Datenerfassung
eingesetzt wird.
Die theoretische Untersuchung hat gezeigt, dass die "Entspiegelung" der Daten mit der vorgestellten
Methode bei Verwendung eines polaren Laserscanners aufgrund der geringeren Messgenauigkeit dieser Geräte
ohne Schwierigkeiten eingesetzt werden kann, wohingegen sie für die Arbeit mit Triangulationslaserscannern
nur unter Einhaltung gewisser Voraussetzungen (z.B.: Messung mit geringem Abstand zwischen Spiegel und
Objekt) geeignet ist. Die praktischen Tests, die im Zuge dieser Arbeit angestellt wurden, haben gezeigt, dass
die Messung via Spiegel ohne erheblichen Mehraufwand und problemlos durchgeführt werden konnten. Die
Genauigkeit der dabei erzielten Ergebnisse übertraf teilweise die auf Berechnungen basierenden Erwartungen.

http://publik.tuwien.ac.at/files/PubDat_178059.pdf