Bachelorarbeit Mario Friedel

Titel der Arbeit:

Wissensbasierte 3D-Modellierung von Gebäudefassaden auf Basis terrestrischer Laserscannerdaten

Betreuer:  Dr.-Ing. D. Schneider, Dr.-Ing. S. Mäs (Professur für Geoinformationssysteme)

Beschreibung:

Die umfangreiche dreidimensionale Aufnahme mittels Laserscanner findet heute in immer mehr Bereichen Verwendung. Ein weiterer Vorteil zur Geschwindigkeit ist das keine Präparationen am Messobjekt getätigt werden müssen und ein maßstabsgetreues Modell ohne Nutzung von Nachverarbeitungsschritten vorliegt. Die Auswertung und Modellierung übersteigen den Zeitaufwand der Aufnahme dabei um ein Vielfaches. Hier ist Bedarf an Automatisierung gegeben um Arbeitskräfte effizienter einsetzen zu können. Im Rahmen der Bachelorarbeit wurde, am Beispiel einer Häuserfassade, ein möglicher Weg aufgezeigt eine automatisierte Suche und Einordnung nach Fensterformen durchzuführen. Dazu lag eine Aufnahme des Schuhmann-Bau, bestehend aus 3 Standorten vor. Dabei wurden die kostenfrei zugänglichen Toolboxen „Point Cloud Library“ (PCL) und „Point Cloud Processing Toolbox“(PROTO) hinsichtlich ihrer Funktionen analysiert. Hier eine Kurzübersicht zu den Bibliotheken:

PCL

• C++ Funktionsbibliothek
  
• Aktuelle Version 1.6
  
• Offenes Projekt mit internationaler Mitarbeit
  
• Ermöglicht Operationen mit 2D-Bildern, 3D-Bildern und Punktwolken
  
• Veröffentlicht unter New BSD Lizenz
  

PROTO MATLAB

• Funktionsbibliothek
  
• Bereitgestellt durch Tahir Rabbani Shah
  
• Umfasst 172 Funktionen, ausführliche Dokumentation, Kurzeinführung und einen VRML (Virtual Reality Modelling Language) - Browser
  

Unabdingbar für die Untersuchung auf mögliche Fensterformen ist es die unterschiedlichen Arten von Fenstern und Problemquellen bei der Aufnahme zu kennen. Jede Art Fenster ist dabei durch eindeutige Attribute so zu modellieren, sodass eine Überprüfung stattfinden kann. Im Falle der Fenster wurden als Hauptattribute die Anordnung von horizontalen und vertikalen Glasflächen genutzt. Diese sind für das Lasersignal durchlässig und so frei von Messpunkten. Es werden also die „Leerflächen“ erfasst und ausgewertet. Ausgehend von einer bestimmten Hausebene wird eine Segmentation der Punktwolke betrieben. Die Unterteilung erfolgt dabei in ein Set der Fassadenebene und ein Set der Fensterelemente. Im Anschluss werden die Einzelsets in die Ebene projiziert und eines Auswertevorgangs unterzogen. Dieser baut auf dem Histogramm der Punktverteilungen auf und wurde durch die Einpassung einer Splinefunktion auf Maxima (Rahmenteile) und Minima (Glasflächen) untersucht. Ein abschließender Vergleich der detektierten Werte mit dem vorliegenden Objektkatalog liefert dann die Art des Fensters.