Quantitative Bildsequenzana­lyse im Umweltmonito­ring

Titel des Projekts

Quantitative Bildsequenzanalyse im Umweltmonitoring

Förderung

„Support the best“ im Rahmen der Exzellenzinitiative (StB)

Zielstellung

Im Mittelpunkt des Projektes steht die Operationalisierung anspruchsvoller, photogrammetrischer Messaufgaben im Umweltmonitoring. Dies beinhaltet u.a. die Konzeption und Realisierung eines standardisierten, modular erweiterbaren multi-okularen Bildsequenzakquisitionssystems, die Entwicklung und Implementierung von robusten Algorithmen zur Veränderungsdetektion und zur Bestimmung subpixel-genauer räumlich-zeitlich aufgelöster Bewegungsvektorfelder aus Bildsequenzen. Im Rahmen einer Messkampagne zum Kaskawulsh Gletscher (Kanada) soll der Einsatz der Aufnahmesysteme und die Softwarevalidierung erfolgen. Das  abschließende Ziel des Projektes umfasst die Bündelung der entwickelten Algorithmen und Softwarewerkzeuge zu einer flexibel einsetzbaren und frei verfügbaren Software für Monitoringaufgaben im Umweltbereich.

Messkampagne Kaskawulsh Gletscher

• Installation mehrerer terrestrischer Kamerasysteme am Kaskawulsh Gletscher 
• Aufnahme zeitlich und räumlich hochaufgelöster Bildsequenzen vom Gleschersee und dem angrenzenden Gletscher
• Automatische Bestimmung von Wasserstandsänderungen während eines GLOF-Ereignisses aus den Bildsequenzen
• Berechnung vertikaler Gletscherbewegungen durch Verfolgung markanter Bildmerkmale auf der Gletscheroberfläche und Skalierung über die 3D-Geländeinformationen bzw. einen Mehrbildverband

Monitoring-Software

• Automatisches Tracking in Bildsequenzen
• Bestimmung und rechnerische Korrektur von Kamerabewegungseffekten
• Skalierung und Georeferenzierung von Trajektorien
• Interaktive Möglichkeiten zur individuellen Parametrisierung der implementierten Algorithmen
• Visualisierung von Ergebnissen und Teilergebnissen der einzelnen Arbeitsschritte
• Schnittstellen zur Nutzung von Datenformaten externer Programme
• Modulare Aufbau: Bietet die Möglichkeit der aufgabenspezifischen Erweiterung vorhandener Module bzw. der Integration neuer Module
• Download und Dokumentation: Monitoring-Software

© Screenshot2-3

Resultate

• Entwicklung einer frei verfügbaren und flexibel einsetzbaren Monitoring-Software mit User Interface auf Basis von - für die Bildsequenzanalyse entwickelten - photogrammetrischen Algorithmen und Werkzeugen (Monitoring-Software)
• Entwicklung eines modular erweiterbaren Aufnahmesystems für den langristigen Einsatz unter widrigen Bedingungen
• Veränderungsdetektion in Bildsequenzen zur zuverlässigen Erkennung von Erosion- und Sedimentationsprozessen (siehe dazu Umweltmonitoring in Patagonien)
• Weiterentwicklung und Validierung der Detektionsalgorithmen zur Bestimmung der Wasserstandsänderungen während eines GLOF Ereignisses
• Weiterentwicklung der Methodik die für die bildsequenzbasierte Bewegungsanalyse von Gletschern sowie Tests zur Nutzung der Methode für weitere Anwendungsbereiche des Umweltmonitorings.

© IPF

Relevante Publikationen

Projektpartner

• Prof. Dr. Christian Schoof (University of British Columbia - Department of Earth, Ocean and Atmospheric Sciences)
• Dr.-Ing. Carlos Cárdenas, M.Sc. Erling Johnson (Dirección de Programas Antárticos y Sub-Antárticos, Punta Arenas/Chile)

Kontakt

• Prof. Dr. habil. Hans-Gerd Maas (Leitung)
• Dipl.-Wirt.-Ing. Robert Koschitzki, Dr.-Ing. Ellen Schwalbe (Bearbeitung)