Institut für Raumbezogene Informations- und Messtechnik
Hochschule Mainz - University of Applied Sciences

Nachrichten

Auch dieses Jahr war das i3mainz zusammen mit der Lehreinheit Geoinformatik und Vermessung vom 7.-9. Oktober auf der INTERGEO 2014 in Berlin vertreten. Die…

Wie lassen sich alte, stark verwitterte Steininschriften wieder lesbar machen? Mit dieser Frage befasste sich vom 17. bis 28. August 2014 ein…

Projekte

Raum- und ortsbezogene Planungen sowie Entscheidungen bei staatlichen Stellen, Kommunen, der Wirtschaft und im Privatleben können erheblich von in geeigneter Form zugänglichen Geoi…
Im Bereich der Restaurierung und musealen Ausstellung ist schon seit vielen Jahren das Anfertigen von Repliken in Form von physischen Abgüssen und anderer ähnlicher Varianten etabl…

Publikationen

Registrierung von 3D Punktwolken via 2D Korrespondenz fĂĽr ein kombiniertes Messsystem

2014

M. Burger,
S. Polat,
B. Tietz,
F. Boochs

PDF / BibTex

Oldenburger 3D-Tage

Ein Messsystem, bestehend aus einem 3D-Sensor (z.B. TOF) und einem höher auflösenden 2D-Sensor (RGB- oder Monochromkamera) kombiniert die Echtzeiterfassung von 3D-Geometrien mit der hohen Informationsdichte der Oberflächentextur. Dabei stehen beide Sensoren in einer festen relativen Beziehung zueinander, die sich über Standardmethoden der Photogrammetrie bestimmen lässt. Sie bildet die Grundlage für die rechnerische Übertragung von 2D-Tracking und Merkmalsextraktion auf die 3D-Geometrie. Ziel ist, in Echtzeit, bei sequenzieller 3D-Aufnahme, ein homogenes und rauschreduziertes dreidimensionales Gesamtmodell zu generieren.

Hohes Rauschen, nicht modellierte Systematiken und frequente Messausfälle verhindern das Funktionieren etablierter Registrierverfahren. Diese, nur auf 3D-Daten basierende Verfahren, berechnen eine Grobregistrierung über homologe 3D-Merkmalspunkte und eine Feinregistrierung über ICP. Im Rahmen der hier vorgestellten Lösung wurden Maßnahmen zur Rauschkompensation und Steigerung der Robustheit konzipiert und entwickelt. Die Registrierung wird aus 2D-Korrespondenzen geschätzt. Dazu werden über Merkmalsoperatoren bestimmte homologe Bildpunkte durch die relative Orientierung mit repräsentativen 3D-Punkten in Verbindung gebracht. Aus den repräsentativen 3D-Punkten wird eine räumliche Transformation geschätzt. Da mit einer Vielzahl von korrespondierenden Punkten geschätzt wird, sind Rauschen und Punktausfälle weniger problematisch. Die Gesamtregistrierung wird zur Steigerung der Robustheit und Genauigkeit über korrespondierende Ebenen vorgenommen. Dazu werden Ebenen im 3D mit einem eigens entwickelten Segmentierungsalgorithmus ermittelt und die Korrespondenz über Ebenen- und Punkthaufenähnlichkeit hergestellt. Die Ebenenregistrierung ist ein flächenbasierter Ansatz, dessen Zuverlässigkeit grundsätzlich gegenüber punktbasierten Ansätzen nicht von Punktvarianz beeinträchtigt wird.


i3mainz - Jahresbericht 2013

2014

F. Boochs,
N. Bruhn,
J. Wachter

PDF / BibTex

n.A.

Sustainable Documentation in Archaeology

2014

F. Ströbele,
G. Heinz,
L. Zhiyong

PDF / BibTex

Sustainable Documentation in Archaeology

A good documentation of archaeological excavations is of high importance due to the destructive characteristic of the process. Developments in technology and concepts allow new, often more effective approaches in the documentation process during excavation. Recording finds and features in their three-dimensional spatial distribution will aid at understanding the entire archaeological context after finishing field-work. Image-based documentation and 3D-scanning are valuable tools for preserving the site as a virtual excavation space on which informed archaeological analysis can be based.

The use of digital tools will result in manifold digital data representations. Especially these datasets must comply with certain specifications, such as formats, descriptions, meta information, etc. to be used in the long term, and thus be sustainable beyond the excavation project itself.

The meeting will deal with technological aspects of documenting the excavation, further archaeological processing, and data archiving.


Innovative concepts for image based data capture and analysis of huge point clouds

2014

F. Boochs

BibTex

n.A.

Results from two sample projects will be presented, showing possibilities to improve quality and precision of data capture and evaluation.

One example explains the potential to improve the absolute positional accuracy of a robot guided effector when applying photogrammetric strategies. Need and aims of such a tracking process are explained, followed by a description of actual solutions and their restrictions. Then the potential of photogrammetric solutions for such purposes are outlined, followed by a detailed description of the system developed. Finally, practical tests are shown, underlining that the design and realization are able to hold the challenging aims and improve the absolute accuracy of a robot by a factor of 20.

In an second example possibilities to evaluate huge data sets are presented. Due to the increasing availability of large unstructured point clouds obtained from laser scanning and/or photogrammetric data, there is a growing demand for automatic processing methods. Given the complexity of the underlying problems, several new methods resort to using semantic knowledge in particular for supporting object detection and classification. A novel approach making use of advanced algorithms is shown, in order to benefit from intelligent knowledge management strategies for the processing of 3D point clouds along with object classification in scanned scenes. In particular, these method extends the use of semantic knowledge to all stages of the processing, including the guidance of the 3D processing algorithms. The complete solution consists in a multi-stage iterative concept based on three factors: the modeled knowledge, the package of algorithms, and the classification engine.


Social Media as Sensor

2014

N. Bock,
K. Böhm

PDF / BibTex

FOSSGIS

Dieser Beitrag beschäftigt sich damit, die Analyse von Social Media Daten als eine Art „Human Sensor“ in einem Sensor Observation Service (SOS) bereitzustellen.

Hintergrund sind die Möglichkeit und das Potential, welche die Analyse von Social Media Daten aus den unterschiedlichen Netzwerken, wie Twitter, Facebook, Flickr oder Youtube bieten. Vor allem im Bereich der Marketinganalyse und des Katastrophenmanagements ist dies ein immer häufiger genutztes Werkzeug. Die Relevanz des Raumbezugs bei Social Media zeigt der Prototyp einer Arbeit, welcher die Ergebnisse einer gefilterten Twitter-Suche über einfache kartographische Darstellungsformen räumlich visualisiert (http://tweetmap.fh-mainz.de). Durch den Einsatz von Natural Language Processing (NLP), z.B. bei der Sentimental Analyse, können Social Media Daten hinsichtlich des Inhaltes untersucht werden. Aus diesen Untersuchungen lassen sich detailliertere Informationen, ähnlich zu physikalisch gemessenen Phänomenen, gewinnen. Dadurch lassen sich Social Media Daten zu einem Human Sensor wandeln. Unter Human Sensors versteht man ein Messmodell, in dem Menschen neben physikalischen Messungen, wie z.B durch Fitnessarmbänder, auch subjektive „Messungen“ wie Sinneseindrücke, Empfindungen oder persönliche Beobachtungen beitragen (vgl. Resch et al. [1]).

Die Nutzung von Social Media basierten Human Sensors gewinnt zudem an Bedeutung, wenn diese Daten in den Zusammenhang mit anderen Datenquellen, wie z.B. Umweltinformationen, gesetzt werden können. Eine Herausforderung dieser Zusammenführung ist die Interoperabilität zwischen den Daten. Diese kann durch den Einsatz von Standards erreicht werden.

Der hier vorgestellte Ansatz basiert auf dem Sensor Observation Service (SOS) aus dem Bereich des Sensor Web Enablements (SWE). Die Kombination der oben genannten Bereiche (Raum/Zeit, NLP, Human Sensor) ergibt hierfür eine Sensordatenquelle in einem SOS-Netzwerk. In diesem Netzwerk können die so verwalteten Informationen mit anderen räumlichen Sensordaten kombiniert werden.

Der Beitrag fokussiert dabei die Konzeption und Entwicklung des Systems FlexSensor, welches die Möglichkeit bietet, Daten aus Social Media Netzwerken (zunächst beispielhaft mit Twitter) und deren Analyse (NLP), als Beobachtungen in einem Sensornetzwerk als SOS zur Verfügung zu stellen. Zudem werden Ansätze gezeigt, die gesammelten Daten räumlich und zeitlich zu visualisieren.

[1] Resch, Bernd; Mittlböck, Manfred; Kranzer, Simon; Sagl, Günther; Heistracher, Thomas; Blaschke, Thomas: „People as Sensors“ mittels personaliserten Geo-Trackings, Angewandte Geoinformatik 2011, p. 683, 2011.


Linking texts and 3D-information: A new Software Environment for the Spatial Humanities

2014

M. Unold,
F. Lange

PDF / BibTex

Digital Humanities 2014

This paper describes techniques how textual expert data and spatial data can be linked. It presents a generic software, which enables humanities research in small 3D spatial areas.This software is employed in a case study, that aims to analyse and correlate the spatial contexts of a late gothic church and its interior.


GenericViewer - Semantische Annotation und 3D-Informationen in den Spatial Humanities

2014

F. Lange,
M. Unold,
F. Schwartz

PDF / BibTex

Dhd Passau

Forschungen im Bereich der Spatial Humanities arbeiten bisher zumeist in großräumigen geographischen Dimensionen. Dies gilt in besonderer Weise für Vorhaben, die Geographische Informationssysteme (GIS) zur Analyse und Visualisierung von Daten zur Verbreitung von Phänomenen, Entwicklungen und Objekten aus unterschiedlichen Forschungsfeldern wie etwa der Archäologie, der Wirtschaftsgeschichte oder der Raumsoziologie nutzen. Die bearbeiteten Räume sind auf Flächen, nämlich auf geographische Karten, projiziert, die Datenanalyse vorwiegend quantitativ [s. z. B. v. Lünen, Travis 2013].
Dem gegenüber stehen Disziplinen wie etwa die Kunstgeschichte und die Liturgiewissenschaft, deren Untersuchungsgegenstände sich in kleineren Räumen befinden oder selbst kleinere Räume sind, wie Kirchen, Paläste und Häuser, Plätze, Gärten und urbane Strukturen [Ananieva et al. 2013]. Hier ist es notwendig, den dreidimensionalen Raum zu betrachten. Die dritte Dimension spielt in solchen kleineren Räumen naturgemäß eine größere Rolle, die Projektion auf die Fläche führt dementsprechend zu einem größeren Informationsverlust. Allerdings gibt es in den Digital Humanities bisher nur wenige entsprechende Forschungsansätze [cf. Paliou, Knight 2010].
Das Mainzer Projekt “Inschriften im Bezugssystem des Raumes IBR” erarbeitet Wege, 3D-Informationen in den Mittelpunkt raumbezogener geisteswissenschaftlicher Forschung zu stellen. Eine im Projekt entwickelte Erfassungs- und Visualisierungssoftware bietet dabei die Möglichkeit, visuelle und textuelle Informationen zu dreidimensional vermessenen Objekten in ihrem historischen räumlichen Bezugssystem zu erfassen. Die Dichte dieser multimedialen Daten wird mit dem Werkzeug nach Kategorien und Zusammenhängen abfragbar und visuell erfahrbar. Forschungsaussagen gewinnen dadurch an empirischer Qualität.


COSCH knowledge schema – an introduction

2014

F. Boochs

BibTex

n.A.

Studentische Projekte

Nina Schäfer,
Jan Mahle,
Christian Wiemers,
Martin Saufaus

LINK

Im Rahmen des Projekts wird ein Konzept für die Indoor-Navigation mit der iBeacon-Technologie entworfen und mittels Prototyp implementiert, validiert, dokumentiert und veröffentlicht. Der Prototyp soll als Smartphone-App die Standortbestimmung mit der iBeacon-Technologie und die Visualisierung der Po…


B.Eng. Martin Lux,
B.Sc. Jens Wambach,
B. Sc. Benedikt Rauls

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OpenIndy ist eine Open Source-Software, die Im Rahmen einer Projektarbeit des Masterstudiengangs Geoinformatik und Vermessung an der Fachhochschule Mainz erdacht und erstellt wurde. Mit OpenIndy können verschiedene Arten von Messsensorsystemen (Lasertracker, Tachymeter) angebunden werden. Die Messdaten können verschiedenartig ausgewert…


Stefan Boes,
Robert Schäfer,
Torsten Walter

LINK

Dreidimensionale Punktwolken von komplexen Objektgeometrien können heutzutage mit sehr unterschiedlichen Mess- und Auswerteverfahren mit wenig Zeitaufwand erzielt werden. Die zum Einsatz kommenden Sensorsysteme sind z.B. Terrestrische Laserscanner (TLS), Robotortachymeter, Digitalkameras (Structure from Motion SfM) oder Steuergräte für…


Abschlussarbeiten

Semantic Web und Linked Data: Generierung von Interoperabilität in archäologischen Fachdaten am Beispiel römischer Töpferstempel
Florian Thiery 2013/2014 - HTML

Evaluierung der Prozessierung und Bereitstellung von Normal Maps als Web Map Service (WMS)
Christian Wiemers 2013 - HTML

Konzeption eines Webviewers zur Echtzeit-Schattierung von Normal Maps als Web Map Service (WMS)
Christian SchĂĽtz 2013 - HTML