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

Prof. Dr.-Ing. Fredie Kern

Prof. Dr.-Ing. Fredie Kern

Fachbereich Technik –
Geoinformatik & Vermessung
Raum: C2.15
Telefon: +49 6131-628-1435
Fax: +49 6131-628-91435

Funktionen

  • – Professor fĂĽr raumbezogene Mess- und Informationstechnik
  • – Studiengangsleiter Bachelorstudiengang Geoinformatik und Vermessung
  • – Studiengangsleiter Masterstudiengang Geoinformatik und Vermessung
  • – Lehre im Bachelor- und Masterstudium Geoinformatik und Vermessung
  • – Lehre im berufsbegleitenden Masterstudium Geoinformatik
  • – Mitglied im DVW Arbeitskreis 3 „Messmethoden und Systeme“ fĂĽr die Periode 2015-2018
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Prof. Dr.-Ing. Fredie Kern

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Raum: 
C2.15
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Professor fĂĽr raumbezogene Mess- und Informationstechnik
Studiengangsleiter Bachelorstudiengang Geoinformatik und Vermessung
Studiengangsleiter Masterstudiengang Geoinformatik und Vermessung
Lehre im Bachelor- und Masterstudium Geoinformatik und Vermessung
Lehre im berufsbegleitenden Masterstudium Geoinformatik
Mitglied im DVW Arbeitskreis 3 „Messmethoden und Systeme“ für die Periode 2015-2018

Projekte

Interdisziplinäre Forschungsarbeit fördert die Herausbildung neuer Fachdisziplinen. Die auch am i3mainz seit vielen Jahren betriebene Zusammenarbeit mit geisteswissenschaflichen…
Bildverarbeitungsgestütztes Kalibrier-, Prüf- und Feldprüfverfahren zur Qualitätssteigerung für ein terrestrisches Laserscannersystem.

Publikationen

Outlook on TLS - based 3D Building Modeling

2014

Ganitseva, J.,
Bruhn, K.C.,
Kern, F.,
Unold, M.

BibTex

Photogrammetrie, Laserscanning, Optische 3D-Messtechnik

Dense terrestrial laser scanning (TLS) datasets and its various types of representation provide 3D spatial information in a great level of detail. However, to apply TLS data in the spatial studies, first it is necessary to derive a 3D model that accounts for the perspectives. In addition to geometry information these models require integration of complex semantic data. The whole process is often a challenging and time-demanding task, which involves many critical decisions. This paper gives an outlook on current modeling techniques and standard formats that are used to exchange and store 3D building information. Moreover it describes development of the IBR software architecture, which allows users to collect, store and analyze spatial coherences between object geometry and semantic content. The use case of the research focuses on the analysis of complex semantic interrelationships between the objects inside religious interiors. Furthermore it explores the potential to express these relationships through standard formats for 3D building information modeling like CityGML and Industry Foundation Classes (IFC).


Messtechnik und Inschriftenforschung: Anwendungsbezogene Arbeiten in St. Michaelis zu Hildesheim

2011

Bruhn, K.C.,
Kern, F.,
Mehlig, S.,
Siegrist, B.

BibTex

Allgemeine Vermessungs-Nachrichten (AVN)

 

 

 

 

 


i3mainz - Jahresbericht 2011

2011

Boochs, F.,
Böhm, K.,
Bruhn, K.C.,
Kern, F.,
Klinge, K.A.,
Klonowski, J.,
MĂĽller, H.

PDF / BibTex

i3mainz - Jahresbericht
Angewandte Forschung, Entwicklung und Technologietransfer im fachlichen Umfeld der Geoinformatik und Vermessung sind die Arbeitsschwerpunkte im Institut. Moderne Verfahren der Messtechnik für die Gewinnung raumbezogener Daten und die Technologien zu deren Weiterverarbeitung, Analyse und Visualisierung stellen dabei die wichtigsten Werkzeuge dar.
 
Im Jahr 2011 standen Mittel im Gesamtumfang von ca. € 1.090.000 zur Verfügung, womit das Institut erneut die Schwelle von 1 Mio. EUR überschreiten konnte. Diese Mittel wurden vor allem zur Bezahlung des Personals verwendet. Der größte Anteil (59%) sind Drittmittel, 20% stammen vom Ministerium für Bildung, Wissenschaft Jugend und Kultur Rheinland-Pfalz und weitere 21% aus dem Haushalt der Fachhochschule Mainz.

Bildverarbeitungsgestütztes Kalibrier-, Prüf- und Feldprüfverfahren für Terrestrische Laserscannersysteme zur Qualitätssteigerung (SigmaTLS+)

2011

Kern, F.

BibTex

Schlussbericht zum BMBF-Forschungsvorhaben

Geometrische Qualität von aus Einzelphotos zusammengesetzten Panoramen

2011

Kern, F.,
Mehlig, S.,
Siegrist, B.,
Seyfert, E.

PDF / BibTex

29. Wissenschaftliche Jahrestagung der DGPF - Mainz - Geodaten - Eine Ressource des 21. Jahrhunderts

Untersucht wird, inwieweit aus mehreren Einzelphotos gerechnete vollsphärische Panoramabilder geometrisch korrekt mit der Software PTGui berechnet werden können. Ausgangsbasis der Qualitätsbeurteilung sind Photos für 80 Panoramen, welche zusammen mit der TLS-Vermessung des UNESCO-Welterbes St. Michaelis zu Hildesheim und der Stadtkirche Michelstadt entstanden sind. Die Photos sind mittels digitaler Spiegelreflexkameras im High-Definition-Range-Modus unter Verwendung hochwertiger Nodalpunktadapter aufgenommen worden. Mit der professionellen Stitching-Software PTGui sind diese zu Panoramen verarbeitet wurden. Sie weisen - rein visuell beurteilt - eine hohe Güte auf mit glatten Detail- und Helligkeitsübergängen. Trotz dieser augenscheinlichen guten Präzision verbleibt eine gewisse Skepsis darüber, ob das Panorama auch hinsichtlich der inneren Geometrie einwandfrei ist; zumal PTGui hierüber keine nachvollziehbaren Angaben liefert. Da zu jedem Panorama zugleich eine hoch aufgelöste 3D-Punktwolke vom gleichen Aufnahmestandort erfasst wurde, kann diese als geometrische Referenz genutzt werden, um die visuelle Güte mit quantitativen Methoden zu prüfen. Über manuell ausgewählte Punktidentitäten im TLS-Remissionsbild und im Panorama werden hierzu einfache Qualitätsuntersuchungen durchgeführt. Es werden Aussagen über die Güte der gegenseitigen Orientierung beider Datenebenen im Sinne einer Starrkörperbewegung getroffen und damit über die Konstanz in der Fixierung der Kamera im Nodalpunktadapter.


Untersuchung zum Auflösungsvermögen terrestrischer Laserscanner mittels Böhler-Stern

2011

Kern, F.,
Huxhagen, U.,
Siegrist, B.,
Seyfert, E.

PDF / BibTex

29. Wissenschaftliche Jahrestagung der DGPF - Mainz - Geodaten - Eine Ressource des 21. Jahrhunderts

Der vorgestellte Artikel befasst sich mit dem Thema des Auflösungsvermögens terrestrischer Laserscanner (TLS). Praktische Fragestellungen dahingehend lauten z. B.: Wie breit muss eine Mauerfuge sein, damit sie zweifelsfrei als solche in einer TLS-Punktwolke erkannt werden kann?

Einen wichtigen praktischen Gesichtspunkt stellt die einheitliche Vergleichbarkeit der am Markt erhältlichen TLS dar. Trotzdem werden vergleichbare Qualitätsangaben seitens der Hersteller zu den einzelnen Systemen selten mitgeteilt. Ebenso fehlen für die Anwender einheitliche Ansätze, um die Angaben der Hersteller nachvollziehen und überprüfen zu können. So fällt es bisweilen schwer, gleichartige Aussagen zur Leistungsfähigkeit terrestrischer Laserscanner zu treffen. Entscheidungen zur Auswahl des für das jeweilige Projekt geeigneten Scanners werden daher oft nur aufgrund von Erfahrungswerten auf der Anwenderseite gefällt. Geeigneter dafür erscheinen jedoch vereinheitlichte Kennwerte und standardisierte Prüfverfahren. Eine Kenngröße, die die Vergleichbarkeit verschiedener TLS ermöglicht, ist das Auflösungsvermögen.

Auf Grundlage eines Ansatzes mit einem weiterentwickelten BÖHLER-Stern werden verschiedene TLS hinsichtlich ihres Auflösungsvermögens untersucht und die erzielten Ergebnisse analysiert, diskutiert und bewertet. Ebenso wie die konstruktive Umsetzung des Prüfkörpers wird auch eine dazugehörige Auswertesoftware vorgestellt, die eine standardisierte Bestimmung und Bewertung der Kenngröße Auflösungsvermögen zulässt.


i3mainz - Jahresbericht 2010

2010

Boochs, F.,
Böhm, K.,
Bruhn, K.C.,
Kern, F.,
Klinge, K.A.,
Klonowski, J.,
MĂĽller, H.,
Neitzel, F.,
SchlĂĽter, M.

PDF / BibTex

i3mainz - Jahresbericht

Schwerpunkt der Institutsaktivitäten sind angewandte Forschung, Entwicklung und Technologietransfer im fachlichen Umfeld der Geoinformatik und Vermessung. Dabei kommen im Allgemeinen moderne Verfahren der Messtechnik für die Gewinnung raumbezogener Daten zum Einsatz, deren Weiterverarbeitung, Analyse und Visualisierung sich mittels aktuellen Methoden der Informationstechnik anschließt.

 

 


Terrestrisches Laserscanning - Eine Quellenkritik

2010

Bruhn, K.C.,
Kern, F.,
Heine, K.,
Rheidt, K.,
Henze, F.,
Riedel, A.

BibTex

Von HandaufmaĂź bis High Tech III - 3D in der historischen Bauforschung

 

 

 

 

 

 


Vorschlag für ein binäres, offenes TLS-Austauschformat

2010

Kern, F.

BibTex

Terrestrisches Laserscanning - TLS 2010 mit TLS-Challenge, Beiträge zum 101. DVW-Seminar am 6. und 7. Dezember 2010 in Fulda

Genauigkeitsvergleich verschiedener Zielmarkendesigns

2010

Kern, F.,
Huxhagen, U.,
Mehlig, S.,
Siegrist, B.,
Luhmann, T.,
MĂĽller, C.

BibTex

Photogrammetrie, Laserscanning, Optische 3D-Messtechnik

Für die Referenzierung von TLS-Punktwolken werden sehr verschiedene Zielmarkentypen eingesetzt. Welche Zielmarken unter theoretischen Gesichtspunkten und welche unter Praxisbedingungen die besten Resultate liefern, wird in diesem Umfang hiermit erstmals erörtert. Ausgehend von der Entwicklung eines eigenen Zielmarkendesigns der Autoren zur genauen Zielrichtungsbestimmung im Zusammenhang mit der TLS-Kalibrierung, werden vier Zielmarkendesigns miteinander verglichen. Hierzu wurde ein einfaches Experiment durchgeführt, bei dem die Zentren von jeweils acht Marken gleichen Typs auf ihre  Sollkoordinaten transformiert werden. Da einige Zielmarkendesigns softwareübergreifend ausgewertet werden können, liefert die Untersuchung zugleich Erkenntnisse über die Güte der in den Auswertepakten enthaltenen Algorithmen zur Zentrumsbestimmung. Als Fazit der Untersuchungen wird das Zielmarkendesign „weißer Kreis auf schwarzen Grund“ zur Anwendung empfohlen.


Genauigkeitsvergleich verschiedener Zielmarkendesigns

2010

Kern, F.,
Huxhagen, U.,
Mehlig, S.,
Siegrist, B.

PDF / BibTex

Allgemeine Vermessungs-Nachrichten (AVN)

Für die Referenzierung von TLS-Punktwolken werden sehr verschiedene Zielmarkentypen eingesetzt. Welche Zielmarken unter theoretischen Gesichtspunkten und welche unter Praxisbedingungen die besten Resultate liefern, wird in diesem Umfang hiermit erstmals erörtert. Ausgehend von der Entwicklung eines eigenen Zielmarkendesigns der Autoren zur genauen Zielrichtungsbestimmung im Zusammenhang mit der TLS-Kalibrierung, werden vier Zielmarkendesigns miteinander verglichen. Hierzu wurde ein einfaches Experiment durchgeführt, bei dem die Zentren von jeweils acht Marken gleichen Typs auf ihre Sollkoordinaten transformiert werden. Da einige Zielmarkendesigns softwareübergreifend ausgewertet werden können, liefert die Untersuchung zugleich Erkenntnisse über die Güte der in den Auswertepakten enthaltenen Algorithmen zur Zentrumsbestimmung. Als Fazit der Untersuchungen wird das Zielmarkendesign „weißer Kreis auf schwarzen Grund“ zur Anwendung empfohlen.


i3mainz - Jahresbericht 2009

2009

Boochs, F.,
Böhm, K.,
Bruhn, K.C.,
Kern, F.,
Klonowski, J.,
MĂĽller, H.,
Neitzel, F.,
SchlĂĽter, M.,
Zipf, A.

PDF / BibTex

i3mainz - Jahresbericht

Das Institut ist mit der Wahrnehmung von Aufgaben im Bereich der angewandten Forschung und Entwicklung sowie des Technologietransfers im fachlichen Umfeld der Geoinformatik und Vermessung beauftragt. Im Zentrum der Arbeiten steht im Allgemeinen die Gewinnung, Verarbeitung und Visualisierung raumbezogener Daten verschiedenartigster Objekte.

 

 


Vorschlag fĂĽr eine TLS-PrĂĽfrichtlinie.

2009

Kern, F.,
Huxhagen, U.,
Siegrist, B.,
Luhmann, T.,
MĂĽller, C.

BibTex

Photogrammetrie - Laserscanning - Optische 3D-Messtechnik, Beiträge der Oldenburger 3D-Tage 2009

Proposal for a full testing procedure for terrestrial laser scanners (TLS).

2009

Kern, F.,
Huxhagen, U.,
Siegrist, B.

BibTex

In: GrĂĽn, A., Kahmen, H.: Optical 3-D Measurement Techniques IX, Volume II, 2009, S. 1-9

Das Datenaustauschformat Binary Pointcloud (BPC) fĂĽr TLS-Punktwolken.

2009

Kern, F.,
Pospis, M.,
PrĂĽmm, O.,
Luhmann, T.,
MĂĽller, C.

BibTex

Photogrammetrie, Laserscanning, Optische 3D-Messtechnik - Beiträge der Oldenburger 3D-Tage 2009

Ansätze zur geometrischen und semantischen Modellierung von großen, unstrukturierten 3D-Punktmengen

2009

Boochs, F.,
Kern, F.,
Marbs, A.,
SchĂĽtze, R.

PDF / BibTex

Photogrammetrie, Fernerkundung, Geoinformatik - Themenheft Terrestrisches Laserscanning

Der zunehmende Einsatz des terrestrischen 3D-Laserscannings (TLS) für die Bereiche Bauwesen, Architektur und Archäologie liefert immer umfangreichere TLS-Punktmengen in immer kürzerer Messzeit vor Ort. Auf der Auswerteseite erfordern diese per se unstrukturierten Datenmengen in zunehmendem Maße Softwaremodule, die ebenso eine zügige und bequeme, somit auch effiziente, Verarbeitung erlauben. In diesem Artikel werden verschiedene Konzepte und Ansätze zur Konstruktion von halb- und vollautomatisierten Auswertealgorithmen für 3D-Punktmengen vorgestellt. Dabei werden die zu bewältigenden Aufgabenstellungen, wie z.B. Kugel- und Gebäuderekonstruktion, auf spezielle exakt formulierte Detailprobleme begrenzt, sodass das Ziel eines automatisierten Auswertungsprozesses auch in der Praxis erreicht wird. Die Algorithmen arbeiten entweder auf rein geometrischer Basis oder unter Zuhilfenahme von Vorwissen in Form einer Ontologie. Die Verarbeitungsprozesse sind sowohl daten- als auch modellgetrieben. Die Anwendungsbeispiele beschäftigen sich u.a. mit der Passkugelextraktion, der Querprofilableitung bei Schienenverkehrsanlagen und der Modellierung von Gebäudeinnenräumen. Teilweise lassen sich die dargestellten Lösungen durch einfache Variation der Eingangsparameter auf vergleichbare Anwendungsbereiche übertragen.


Ansätze zur geometrischen und semantischen Modellierung von großen, unstrukturierten 3D-Punktmengen

2009

Boochs, F.,
Kern, F.,
Marbs, A.,
SchĂĽtze, R.

PDF / BibTex

DGPF Tagungsband

i3mainz - Jahresbericht 2008

2008

Boochs, F.,
Böhm, K.,
Bruhn, K.C.,
Kern, F.,
Klonowski, J.,
MĂĽller, H.,
Neitzel, F.,
SchlĂĽter, M.,
Zipf, A.

PDF / BibTex

i3mainz - Jahresbericht
Auch im 10. Jahr nach seiner Gründung als wissenschaftliche Einrichtung der Lehreinheit Geoinformatik und Vermessung der Fachhochschule Mainz legt das i3mainz mit seinem Jahresbericht Rechenschaft über die Aktivitäten der vergangenen 12 Monate ab und gibt einen zusammenfassenden Einblick in die vielseitigen Aktivitäten.
 
 
 

PrĂĽfen und Kalibrieren von terrestrischen Laserscannern.

2008

Kern, F.,
Luhmann, T.,
MĂĽller, C.

PDF / BibTex

Optische 3D-Messtechnik, Photogrammetrie, Laserscanning - Beiträge der Oldenburger 3D-Tage

Im Beitrag werden Vorschläge zur Prüfung und Kalibrierung von Terrestrischen Laserscannern (TLS) unterbreiten. Das TLS-Prüfverfahren stützt sich auf die Kennwerte der VDI/VDE-Richtlinie 2634 Blatt 2 und erweitert diese um die Kugelradiusabweichung. Das Prüfverfahren wird an einem HDS 6000 und HDS 3000 exemplarisch angewendet und mit den Ergebnissen bisheriger Untersuchungen verglichen. Für die Methode der TLSSelbstkalibrierung wird ein neuartiges Zielmarkendesign vorgestellt. Erste Erfahrungen mit dem hochgenauen i3mainz-Kalibrierfeld und dem realisierten, automatisierten Auswertprozess werden erörtert.


i3mainz - Jahresbericht 2007

2007

Böhm, K.,
Boochs, F.,
Kern, F.,
Klonowski, J.,
MĂĽller, H.,
Neitzel, F.,
SchlĂĽter, M.,
Zipf, A.

PDF / BibTex

i3mainz - Jahresbericht

Das Institut ist als wissenschaftliche Einrichtung der Lehreinheit Geoinformatik und Vermessung der Fachhochschule Mainz mit der Wahrnehmung von Aufgaben im Bereich der angewandten Forschung und Entwicklung sowie des Technologietransfers im fachlichen Umfeld der Geoinformatik und Vermessung beauftragt. Der größte Teil der Projekte befasst sich mit der Gewinnung, Verarbeitung und Visualisierung raumbezogener Daten verschiedenartigster Objekte.


Studentische Projekte

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

LINK

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 ausgewertet (…


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…


Services

DVW-Merkblatt "Verfahren zur standardisierten ĂśberprĂĽfung von terrestrischen Laserscannern"
cols = new Array("T1x","T1y","T1z","T2x","T2y","T2z","T3x","T3y","T3z","T4x","T4y","T4z"); function $(name) { return document.getElementsByName(name)[0]; } function _(name) { return Number(document.getElementsByName(name)[0].value); } function mittelwert() { var sum = 0; var count = 0; for (var i=0…

Betreute Abschlussarbeiten

Kalibrierung der ZielobjekteinflĂĽsse bei der TLS-Vermessung
Sommer, Alena 2011 - HTML

TLS Gebäudemodellierung im Vergleich zur 3D Photogrammetrie
SchĂĽrmann, Susanne 2011 - HTML