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Diplom- und Master-Arbeiten (eigene und betreute):

A. Haring:
"Modellierung terrestrischer Laserscanner-Daten";
Betreuer/in(nen): C. Briese, N. Pfeifer; Institut für Photogrammetrie und Fernerkundung, 2003.



Kurzfassung deutsch:
Terrestrisches Laserscanning und die (Nahbereichs-)Photogrammetrie sind konkurrierende Technologien zur Aufnahme von Objekten im Nahbereich, wobei jede der beiden Aufnahmemethoden ihre Stärken und Schwächen aufweist. Terrestrisches Laserscanning liefert eine sehr hohe Punktdichte bei weitgehend automatisch ablaufendem Aufnahmevorgang [Pfeifer und Rottensteiner, 2001]. Im Gegensatz zur Photogrammetrie besteht bei der geometrischen Rekonstruktion des Objekts infolge des aktiven Messsystems keinerlei Abhängigkeit von der natürlichen Beleuchtung und der Textur der Objektoberfläche. Jedoch ist gerade die Texturinformation für diverse Anwendungen von Interesse, da sie einen dokumentarischen Wert besitzt. Neben der Erfassung der Objekttextur stellt die gute Bestimmbarkeit von Objektkanten eine weitere Stärke der Photogrammetrie dar. An der Objektoberfläche vorhandene Kanten können - bei entsprechend gutem Kontrast - direkt und präzise in den Photos gemessen werden. In Kanten- bzw. Konturnähe treten beim Laserscanning hingegen Probleme aufgrund fehlerhafter Distanzmessungen auf. Bei kombiniertem Einsatz können die Stärken beider Aufnahmemethoden genützt werden.

Für diese Arbeit stehen Aufnahmen des terrestrischen Laserscanners LMS-Z360 der Fa. Riegl sowie digitale Photos von der Marc-Anton-Plastik (Secession, Wien) zur Verfügung.

Der erste Schwerpunkt der Diplomarbeit liegt in der gemeinsamen Orientierung der Laserscanner-Aufnahmen und der Photos über signalisierte Verknüpfungspunkte. Dazu müssen diese Verknüpfungspunkte sowohl in den Intensitätsbildern der Laserscanner-Aufnahmen als auch in den Photos gemessen werden. Im Rahmen einer simultanen, hybriden Ausgleichung nach der Methode der kleinsten Quadrate können anschließend die Orientierungsparameter aller Laserscanner-Aufnahmen und Photos sowie die Koordinaten der Verknüpfungspunkte bestimmt werden. Die Ergebnisse dieser Ausgleichung werden analysiert und einer kritischen Betrachtung unterworfen.

Den zweiten Schwerpunkt der Arbeit bildet die geometrische 3D-Modellierung der Objektoberfläche basierend auf den Laserscanner-Daten. Dafür steht das Software-Paket Geomagic Studio der Firma Raindrop Geomagic zur Verfügung. Die ursprüngliche Punktwolke wird zunächst bearbeitet und dann trianguliert. Anschließend wird die Triangulierung verbessert und daraus eine NURBS-(Non Uniform Rational B-Splines-) Oberflächendarstellung bestimmt. In der Arbeit wird sowohl auf die im Zuge der Modellierung gemachten Erfahrungen eingegangen als auch das Ergebnis der Modellierung kritisch betrachtet.

Den Abschluss der Arbeit bildet ein Ausblick auf das Einbeziehen von Photos für die Modellierung, wobei es um die Nutzung von Photos zur besseren Bestimmung von Objektkanten und die Erstellung eines 3D-Photomodells für dokumentarische Zwecke geht.

Kurzfassung englisch:
Terrestrial laser scanning and (close-range) photogrammetry are competing technologies for surveying of close-range objects, whereas each of these methods has its individual advantages and drawbacks. Terrestrial laser scanning provides a very high point density at a widely automatically running data acquisition process [Pfeifer and Rottensteiner, 2001]. Unlike photogrammetry, there is - due to the active measuring system - no dependency on the natural illumination nor on the surface's texture when reconstructing the object geometrically. However, just the texture information is - because of its documentary value - of interest to diverse applications. Beside the acquisition of the object's texture, the good determinability of the object's edges is another strength of photogrammetry. Edges existing on the object's surface can - at an appropriate contrast - be measured directly and precisely in the photos. When using laser scanning, problems in the vicinity of edges and the contour exist due to erroneous distance measurements. When combining the two acquisition techniques, the strengths of both methods may be used.

For this work, scans acquired by the terrestrial laser scanner LMS-Z360 (company Riegl) as well as digital photos of the "Marc-Anton"-Sculpture (City of Vienna) are available.

The diploma thesis' first main focus is the simultaneous orientation of the laser scans and the photos using signalised tie points. Therefore, these tie points have to be measured in the intensity images of the laser scans as well as in the photos. Afterwards, the orientation parameters of all laser scans and of all photos as well as the coordinates of the tie points can be determined within a simultaneous hybrid least-square adjustment. The results of the adjustment are analysed.

The second main focus of the diploma thesis is the geometric 3-D modelling of the object's surface based on the laser scanner data. For this purpose, the software package Geomagic Studio of the company Raindrop Geomagic is available. The original point cloud is edited and triangulated, afterwards the triangulation is improved and a NURBS (Non Uniform Rational B-Splines) surface representation is determined. Within the thesis, the experiences gained during the modelling process are mentioned and the outcome of the modelling is analysed critically.

At the end of the thesis, there is an outlook regarding the involvement of photos for modelling, whereas the main themes are the use of photos in order to better determine the object's edges as well as the creation of a 3-D photo model for documentary purposes.


Elektronische Version der Publikation:
http://publik.tuwien.ac.at/files/PubDat_119396.pdf


Erstellt aus der Publikationsdatenbank der Technischen Universität Wien.