Bachelorarbeit Marcel Wuttke
Titel der Arbeit:
Evaluierung von Structure-from-Motion-Tools (SfM) zur
Erstellung von Fassadenplänen
(Evaluation of structure-from-motion-tools for the
generation of facade maps)
Betreuer: Dr.-Ing. D. Schneider, Dipl.-Ing. M.
Schulze
Beschreibung:
Das Ziel dieser Bachelorarbeit war die Untersuchung
verschiedener SfM-Tools auf ihre Eignung zur Erstellung von
Fassadenplänen. Das Thema entstand im Rahmen eines Praktikums
bei der Messbildstelle unter dem Gesichtspunkt der Optimierung
von Arbeitsabläufen. Derzeit werden Fassaden mit Hilfe von
Tachymeter (und Laptop) und Kamera erfasst. An dieser Stelle
stellte sich die Frage, ob unter Zuhilfenahme von SfM-Tools der
Einsatz von Tachymetern verringert bzw. ersetzt werden
könnte.
Dafür wurden Bilderserien verschiedener Objekte aufgenommen und
in den Programmen Arc3D, Visual SFM, 123D Catch, OSM Bundler,
Photosynth sowie Photoscan rekonstruiert. Die Ergebnisse wurden
anschließend hinsichtlich ihrer Fähigkeit zur
Oberflächenrekonstruktion, ihren Genauigkeiten und der
Punktwolkendichten untersucht. Dabei fiel auf, dass die
Qualität der Punktwolken in den Programmen sehr unterschiedlich
war (vgl. Abb. 1). In den meisten Fällen lieferten die Tools
gute Ergebnisse. Bei näherer Betrachtung würden sie jedoch
viele Spielräume für Ungenauigkeiten bei der
Fassadenplanerstellung liefern. Dem kann mit Detailaufnahmen
einzelner Fassadenbereiche entgegenwirken (vgl. Abb. 2). Das
erhöht allerdings die Berechnungszeit und den Rechenaufwand,
weil mehr Bilder in den Rechenprozess einfließen.
Abb. 1: Vergleich der rekonstruierten Punktwolken zum Bilddatensatz "Backsteinwand"
Abb. 2: Vergleich der dichteren Vermaschung (Rot markiert) eines durch Detailaufnahmen aufgenommenen Fassadenbereiches des Bilddatensatzes "Kaputtes Haus" gegenüber der normal aufgenommenen restlichen Fassade in 123D Catch
Weiterhin wurden Aspekte, wie die Arbeitsablaufoptimierung,
Rekonstruktionszeiten, Kompatibilität und
Weiterverarbeitungsmöglichkeit in AutoCAD näher betrachtet.
Dazu kann gesagt werden, dass die Kompatibilität der Dateitypen
der rekonstruierten Punktwolken aus den Freeware-Tools mit
AutoCAD derzeit nicht nur bedingt bzw. gar nicht gegeben ist.
Die Punkte werden in einheitlicher Farbe und in einer Bounding
Box eingefügt, wodurch die Weiterverarbeitung weitaus erschwert
wird (siehe Abb. 3). Ebenfalls könnten weitere Ungenauigkeiten
aufgrund der schweren Differenzierbarkeit der Punkte durch den
Nutzer erwartet werden.
Abb. 3: In AutoCAD 2013 eingefügte Punktwolke des Bilddatensatzes "Kaputtes Haus"
Abschließend ist zu sagen, dass kostenfreie SfM-Tools erstaunliche Ergebnisse liefern können, sich jedoch derzeit noch nicht für die Fassadenplanerstellung eignen. Sie können somit nicht zu einer Optimierung im Arbeitsablauf beitragen. Es bleibt abzuwarten, wie sich dieser noch relativ junge Bereich der Photogrammetrie innerhalb der folgenden Jahre entwickelt und inwiefern die bestehenden Freeware-Tools verbessert oder durch neuere ersetzt werden. Für weitere Untersuchungen würden sich Tests mit Komplettpaketen anbieten, die SfM-Tools, Laserscanner- und Tachymetermessungen sowie weitere Verarbeitungstools enthalten.