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Dissertationen (eigene und begutachtete):

L. Dorffner:
"Erzeugung von qualitativ hochwertigen 3D Photomodellen für internetbasierte Anwendungen mit besonderem Augenmerk auf Objekte der Nahbereichsphotogrammetrie ";
Betreuer/in(nen), Begutachter/in(nen): J. Jansa, W. Purgathofer; Institut für Photogrammetrie und Fernerkundung, 2002.



Kurzfassung deutsch:
Die Wissenschaft der Photogrammetrie befasst sich unter anderem mit der geometrischen Auswertung von photographischen Bildern. Wendet man photogrammetrische Methoden auf Objekte an, die sich in "geringer" Entfernung zur Kamera befinden, so spricht man von Nahbereichsphotogrammetrie. Die klassische Zielsetzung liegt hier in der exakten Dokumentation einer Objektgeometrie. In den letzten Jahren ist im Bereich der digitalen Nahbereichsphotogrammetrie ein neues Produkt entstanden, das 3D-Photomodell. Bei einem Photomodell handelt es sich um ein durch Vermessung entstandenes dreidimensionales Oberflächenmodell eines realen Objektes mit photographischer Textur. Ein solches Modell ist bestens geeignet, um einen übersichtlichen und detaillierten Eindruck einer bestehenden räumlichen Situation zu vermitteln.

Die Erstellung von Photomodellen erfolgt zur Zeit ausschließlich interaktiv und größtenteils punktbezogen, was bei komplexen Objekten zu langen Auswertezeiten und hohen Produktionskosten führt. Ein weiteres Problem bei der Erzeugung von Photomodellen entsteht durch die Verwendung verschiedener, zum Teil an unterschiedlichen Tagen aufgenommener Bilder. Dadurch kommt es oft zu störenden Helligkeits und Farbunterschieden zwischen den einzelnen Aufnahmen. Der erste Schwerpunkt der Arbeit zeigt Wege auf, Photomodelle wirtschaftlich zu erstellen, ohne dabei sichtbare Qualitätseinbussen in geometrischer und radiometrischer Hinsicht in Kauf nehmen zu müssen.

Werden 3D-Photomodelle interaktiv visualisiert, zeigt sich der große Vorteil gegenüber statischen Bildern. Komplexe räumliche Sachverhalte können auch für unerfahrene Benutzer sehr anschaulich dargestellt werden. Für diese interaktive Visualisierung werden im Rahmen dieser Arbeit keine eigenen Algorithmen für das Rendering entwickelt, sondern ausschließlich Standardwerkzeuge aus dem Umfeld der Internet-Technologien eingesetzt, mit dem Ziel Photomodelle auf einfache Weise einer breiten Öffentlichkeit zugänglich zu machen. Ein solches Werkzeug ist zum Beispiel VRML (Virtual Reality Modeling Language), eine Beschreibungssprache für die interaktive Visualisierung von 3D-Daten im Internet. Mit der Darstellung im Format VRML eröffnet sich auch die Möglichkeit Links zu weiterführenden Sachinformationen im Photomodell zu verankern und so ein 3D Informationssystem im Internet zu schaffen.

Dabei ist jedoch zu beachten, dass das Photomodell per Definition die maßstäbliche Nachbildung einer realen Umgebung sein soll. Dieser Umstand schließt - streng genommen - einige gängige Techniken zur Reduktion der Datenmenge aus. So werden etwa ähnliche Elemente des Modells nicht durch die Kopie eines Prototyps, sondern jeweils extra durch ihre eigene typische Geometrie und Phototextur dargestellt. Aus diesem Grund kann das Photomodell als vermessungstechnisches Produkt gesehen werden, dass sich für den Einsatz zur Dokumentation, Planung oder Simulation eignet. Die interaktive Visualisierung des Photomodells für dieses Anwendung bildet daher den zweiten Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit, wobei besonderes Augenmerk auf die Bewältigung großer Datenmengen gelegt wird.



Kurzfassung englisch:
Among other things the science of photogrammetry deals with the geometrical evaluation based on photographic images. If methods of photogrammetry are applied to objects close to the camera the technical term is close-range photogrammetry. The principal aim of close-range photogrammetry is the precise acquisition and documentation of object geometry. In the last years a new product has been developed in the field of close-range photogrammetry, the three-dimensional photo-model. The expression "photo-model" is used for a photo-realistic three-dimensional surface model of an existing object. The geometrical information is determined by surveying and the texture information is taken from photographs.

At present the generation of photo-models is done exclusively interactively and mostly based on points. This leads to long time of evaluation and high costs if complex objects are to be modeled. Concerning the generation of photo-models also another problem arises due to the fact, that a lot of different images are used. Disturbing brightness and hue errors between different photographs often occur. So, the first focal point of the presented thesis tries to show possibilities how to create photo-models in an efficient way, without accepting visible loss with respect to both geometrical and radiometrical quality.

The main advantage of three-dimensional photo-models comparing to static images is revealed if they are visualized interactively. Complex spatial situations can be presented in a very impressive way, also to inexperienced users. In addition, if internet technology is used, photo-models may be made available to a great public. No rendering algorithms have been developed to implement interactive visualization, only existing tools like VRML (Virtual Reality Modeling Language) are used. VRML is the standard data format on the internet for describing three-dimensional objects. Using VRML also hyperlinks to other related information can be fixed within a photo-model, providing a possibility to build up a three-dimensional information system based on existing objects.

The very task of the photo-model is to give a lifelike reconstruction of the real environment at a defined scale. Taking this definition strictly, some common techniques for data reduction cannot be applied. Similar elements, for example, may not be represented by copies of a prototype, but each individual element has to be visualized by its respective geometry and photo-texture. For that reason the photo-model can be regarded as a precise product obtained by surveying, which is optimally suited for applications in the field of documentation, design or simulation. So, the second focus of this thesis is on the interactive visualization of photo-models with special attention to handling large amounts of data.







Erstellt aus der Publikationsdatenbank der Technischen Universität Wien.