Diplomarbeit Piet Wenzel

Titel:

Entwicklung von Verfahren zur 3D-Bestimmung dynamischer Verformungsstrukturen an Waldbäumen aus monoskopischen Bildsequenzen

Beschreibung:

Da Stürme in Europa verheerende Schäden anrichten, werden waldbauliche Maßnahmen ergriffen, um den gewaltigen Windgeschwindigkeiten optimal entgegenzuwirken. Um eine Kontrolle der Funktionalität dieser Methoden zu erhalten, ist es notwendig das Ausmaß der windinduzierten Baumschwingungen zu erfassen.

Basierend auf dem inversen räumlichen Rückwärtsschnitt wurde ein Verfahren entwickelt, welches die 3D Trajektorie der dynamischen Baumbewegung aus einer Monoskopischen Bildsequenz rekonstruieren kann. Ausgehend von einem kleinen, transportablen Festpunktfeld, welches am Baum befestigt wird („Hirschgeweih“), wird für jede Epoche der Sequenz ein Rückwärtsschnitt zur Ermittlung der äußeren Orientierung der Kamera berechnet.

Werden die Objektkoordinaten jeder Epoche in das jeweilige Kamerasystem Transformiert befinden sich letztendlich alle Objektkoordinaten im gleichen System, da die wahre Kameraorientierung im Vergleich zur scheinbaren, berechneten, keine Änderung während der Messung durchgeführt hat. Im Anschluss ist es möglich den kompletten Datensatz in das Objektsystem einer bestimmten Epoche (Referenzepoche) zu transformieren.

Mit diesem Verfahren konnte die Koordinate mit einer Standardabweichung von etwa 1 cm bestimmt werden. Die Standardabweichung der Torsionsschwingung (Verdrillung des Baumes um seinen Stamm) beträgt rund 1°6' (≈1,22gon).

Ausgehend von einer Messreihe mit einer Aufnahmefrequenz von fünf Bildern pro Sekunde konnte die dynamische Bewegung des Versuchsbaumes gut rekonstruiert werden.