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N. Hirtl:
"Genauigkeitsuntersuchung Terrestrischer Laserscanner zur Dokumentation von Restaurierungsarbeiten";
Betreuer/in(nen): P. Dorninger, N. Pfeifer; Institut für Photogrammetrie und Fernerkundung, 2009.

Viele Anwendungen in der Verwaltung, der Darstellung und der Dokumentation von
Kulturerbe benötigen präzise und detaillierte drei-dimensionale Modelle. Typische
Beispiele dafür sind Risikoabschätzung, Planungs- und Rekonstruktionsprozesse oder
Öff entlichkeitsarbeit. Zur Datenerfassung für die Erstellung solcher Modelle haben sich
in den vergangenen Jahren terrestrische Laserscanner etabliert.
Für die Dokumentation von Restaurierungsarbeiten an Kulturerbe wird häufi g Millimetergenauigkeit
gefordert. Das bedeutet, dass beide Modelle (vor und nach der
Restaurierung) mindestens diese Genauigkeit aufweisen müssen, sodass geometrische
Veränderungen ab einer gewissen Größe mit Sicherheit aufgedeckt werden können.
Aufgrund dieser hohen Ansprüche müssen die Möglichkeiten der heute verfügbaren
Laserscanner voll ausgenützt werden. Dies bedeutet vor allem eine Optimierung der
geräteinternen Kalibrierung, die zur Modellierung von systematischen Fehlern dient.
Aus diesen Überlegungen heraus beschäftigt sich diese Diplomarbeit mit der Größenordnung
systematischer Fehler, deren Ursachen normalerweise in De fiziten im Bereich
der Scannerkon guration, einer mangelhaften Scannerkalibrierung und Restfehlern in
der Orientierung liegen.
Zu Beginn der Arbeit werden bereits durchgeführte Untersuchungen und die daraus
entstandenen Ansätze zur Verbesserung der Kalibrierung vorgestellt. Im zweiten Teil
werden diese Experimente mit den Messdaten eines neuen Scanners wiederholt und die
Ergebnisse präsentiert. Abschließend wird anhand eines praktischen Beispiels, einem
Zierbrunnen im Areal von Schloß Schönbrunn, die Erstellung von Ober
flächenmodellen
vor und nach einer Restaurierung gezeigt, wobei sowohl unterschiedliche Ansätze
für eine bestmögliche Orientierung als auch verschiedene Parametereinstellungen zur
Modellierung getestet werden. Das Beispiel zeigt, dass die verbleibenden systematischen
Fehler im Millimeterbereich liegen. Somit können globale Unterschiede zwischen
den beiden Modelle mit Hilfe von Di fferenzbildern aufgedeckt werden, sofern sie diese
Grenze überschreiten.

Many applications in cultural heritage management, monitoring and documentation
bene t from precise and detailed three-dimensional models. Hazard assessment, planning
and reconstruction processes as well as public relations are just a few examples.
Over the past years, terrestrial laser scanners have been establishing themselves for
the acquisition of the necessary data for such models.
To be able to accurately document restoration work of heritage sites, deviations of
the accuracy of measurement have to be less than one millimetre. This means that
this has to be the minimal required accuracy of both models (before and after the
restoration) so as to make the detection of geometric modi cations of a certain extent
possible. Due to these requirements, the functions of available laser scanners have to
be fully exploited. Above all, this entails the optimization of the scanner calibration,
which is used for modeling the systematic error.
Due to these considerations, this diploma thesis is concerned with the extent of systematic
errors which are normally caused by de cits of the scanner con guration,
insu cient scanner calibration and residual errors of the registration.
This thesis begins with the presentation of past investigations and experiments and
the resulting approaches for improving scanner calibration. The second part deals with
the repetition of the aforementioned experiments with the measurements of a new laser
scanner and the presentation of the results. Finally, the generation of surface models
before and after a restoration is demonstrated with the help of a concrete example,
a fountain situated in the area of Sch onbrunn Palace. This includes the testing of
di erent approaches for nding an optimal registration as well as di erent parameter
setups for modeling. The experiment illustrates that the remaining systematic errors
have an extent of a few millimeters. Therefore, general di erences of the two models
can be detected by using di erencing images if they exceed this limit.

http://publik.tuwien.ac.at/files/PubDat_182015.pdf