Bachelorarbeit Nico Krimmling
Titel:
Generierung und Vergleich von 3D-Punktwolken auf Basis von Farb- und Wärmebildkameradaten als Grundlage zur Fassadenmodellierung
(3D point cloud generation and comparison based on RGB and thermal imaging as a basis for facade modelling)
Beschreibung:
Jeder Körper mit einer Temperatur oberhalb des absoluten Nullpunkts von 0 K (-273,15 °C) sendet
elektromagnetische Strahlung aus. Die Temperatur des aussendenden Körpers lässt sich berührungslos ermitteln, indem man die Intensität der elektromagnetischen Strahlung bestimmt. Eine Wärmebildkamera (thermische Kamera) zeichnet die Intensität der Strahlung von Objekten im nicht-sichtbaren langwelligen Infrarotbereich auf und wandelt diese in ein sichtbares Bild um.
Abb. 1: Beispiel Haus
In dieser Arbeit wurden, mit Hilfe einer Spiegelreflexkamera (Sony Alpha330) und einer Thermografiekamera (Flir A65), Bilder einer Fassade aufgenommen. Aus den Bildern wurden anschließend in dem SfM-Programm Photoscan 3D-Punktwolken, 3D-Oberflächenmodelle und Orthophoto-Mosaike erstellt. Dabei ist zu beachten, dass das Sony-Modell mit einer geringeren Genauigkeitsanforderung erstellt wurde als das Flir-Modell. Das Programm konnte das Modell, wegen der zu großen Datenmengen (140 Bilder / 10,2 MegaPixel), nur mit einer geringen Qualität generieren. Weiterhin lässt sich sagen, dass ein Modell aus den Thermografiedaten generiert werden konnte, obwohl das Programm nur für Bilder mit 5 MegaPixel oder mehr ausgelegt ist. Anschließend wurden diese erzeugten Daten in einem gemeinsamen Koordinatensystem registriert (Programm: CloudCompare).
Abb. 2: (v.l.n.r.) Flir-Modell, Sony-Modell, beide Modelle gemeinsam registriert
Danach wurde die Qualität und Genauigkeit der Punktwolken, in Bezug auf ihr Modell, beurteilt. Dabei wurden bestimmte Kriterien gewählt. Beispiele für diese Kriterien sind die Analyse der Punktverteilung/Streuung oder die Überprüfung der Vollständigkeit der Punktwolken bzw. Modelle.
Abb. 3: Punktverteilung Flir-Modell (links), Punktverteilung Sony-Modell (rechts)
In Abbildung 3 lässt sich die Streuung und die Anordnung der Punktwolken gut erkennen. Die insgesamt „schönere“ Punktwolke ist die des Flir-Modells. Allerdings ist der maximale Abstand der Punkte zum Modell im unteren Bereich sehr groß. Die bessere Standardabweichung weist hingegen das Sony-Modell auf. Dies zeigt, dass es, trotz der geringeren Genauigkeitsanforderungen, präziser als das Flir-Modell ist. Wäre die Punktwolke mit einer höheren Qualitätseinstellung generiert wurden, wäre dieser Wert sicher noch viel besser.
Die Qualität/Genauigkeit der Modelle hängt also stark von der Auflösung der Kamera und der Genauigkeitsanforderungen, mit denen die Modelle generiert werden, ab.