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

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Publikationen

2017

Analyse von Bildresiduen mit Machine-Learning im Rahmen von Kamera-Kalibrierungen

2017

Waldemar Kisser, F Boochs, Dietrich PAULUS

n.A.
<p>Photogrammetrie ermöglicht es, Objekte mithilfe von Digitalbildern zu vermessen. Bei optimalen Messbedingungen sind Qualitätsunterschiede der abgeleiteten Maße vor allem auf die mathematische Modellierung des verwendeten Sensors und des Objektivs zurückzuführen. Photogrammetrische Kalibrierungen erfolgen meist mittels Bündelblockausgleichung. Diese gestattet es, vielerlei statistische Kennzahlen abzuleiten. Eine tiefer gehende Analyse der berechneten Parameter, Standardabweichungen, Korrelationen und deren Verteilungen kann Aufschluss darüber geben, ob das verwendete Kalibriermodell Schwächen aufweist. Solche Defizite können sich durch systematische Restfehler im Bild- oder Objektraum äußern. Da solche Restfehler auch zu Ungenauigkeiten in den daraus abgeleiteten Informationen führen können, ist deren mathematischer Nachweis und anschließende Kompensation zur Erzielung höchster Genauigkeiten unausweichlich. Neueste Ansätze nutzen Korrekturterme, um Residuensystematiken schon während der Bündelblockausgleichung zu modellieren. Dieser Beitrag beschreibt, wie auch Machine-Learning-<br />Techniken dabei helfen können, verbliebene systematische Abweichungen in Bildresiduen nachzuweisen, ohne dass hierzu ein Eingriff in die Bündelblockausgleichung notwendig ist. Dies wird im ersten Schritt anhand von Beispieldaten erläutert. Im zweiten Schritt wird die Wirkung dieser Vorgehensweise an einer realen Kamerakalibrierung verdeutlicht. Abschließend erfolgt eine Diskussion der im Zuge dieser Arbeit erzielten Resultate und möglicher Eignung dieses Verfahrens in der Praxis.</p>

2016

UAV photogrammetry and 3D analyses of CH sites. The millstone quarry district of Mayen (DE) as a case study

2016

S Wefers, P Atorf, Klonowski, J.

W. Börner, S. Uhlirz (eds), Proceedings of the 20th International Conference on Cultural Heritage and New Technologies 2015 (CHNT 20, 2015)
<p>Application and analysis capabilities of 3D data sets generated through UAV photogrammetry are presented on the basis of an exemplary millstone quarry of the so-called Mayen quarry district (Germany). In general, millstone quarries are technical cultural heritage sites which give evidence for economic interpretations as they are of interest for the reconstruction of ancient procurement patterns. Particularly those quarries which had a high economic impact cover large areas with often arduous accessibility. Therefore, photogrammetric recording using a UAV is the best approach for fast and inexpensive high-quality documentation. The images are used to create a 3D data set and orthophoto. For analysis and interpretation the Spatial Image analysis and Visualisation Tool (SIVT) of i3mainz is used allowing a variety of interactive visualization functionalities. The 3D data are transformed into 2.5D data enabling segmentation of spatial information and volume calculations. Both functionalities support the cultural heritage expert&#39;s research: On the one hand the interactive segmentation allows producing a map of the quarry displaying only those parts associated with the extraction. On the other hand the output of the quarry including debris and millstone blanks can be calculated easily. All in all, the entire workflow beginning with data capture using a UAV followed by data processing, (2.5D / 3D) data analyses and visualisation of the results is presented.</p>

Technical study of Germolles’ wall paintings: the input of imaging technique

2016

Degrigny Ch., S Wefers, F Piqué, N Papiashvili, J Guery, A Mansouri, G Le Goic, V Detalle, D Martos-Levif, A Mounier, C Tedeschi, M Cucchi, J-M Vallet, A Pamart, M Pinette

Virtual Archaeology Review
<p>The Château de Germolles is one of the rare palaces in France dating from the 14 th century. The noble floor is decorated with wall paintings that are a unique example of courtly love spirit that infused the princely courts of the time. After being concealed sometime in the 19 th century, the paintings were rediscovered and uncovered in the middle of the 20 th century and partly restored at the end of the 1990s. No scientific documentation accompanied these interventions and important questions, such as the level of authenticity of the mural decorations and the original painting technique(s) used in the medieval times remained unanswered. The combined scientific and financial supports of COSCH COST Action and DRAC-Burgundy enabled to study Germolles&#39; wall paintings using some of the most innovative imaging and analytical techniques and to address some of the questions raised. The study provided significant information on the material used in the medieval times and on the conservation condition of the paintings. The data collected is vast and varied and exposed the owners of the property to the challenges of data management.</p>

2015

Support of Petroglyph analysis through processing and viewing of 3D scans.

2015

T Reich, F Boochs, S Wefers, B Tietz

43rd Conference of Computer Applications and Quantitative Methods in Archaeology, CAA 2015, Siena, Book of Abstracts.
<p>Traditionally stone inscriptions or drawings are documented through pictures or rubbings. The latter ones represent an analogue copy of the stone&rsquo;s surface and its features which are reproduced on paper. The disadvantage of this technique is the physical impact to the stone and the contained elements. Images reproduce the surface without contact. However, they might be affected by geometrical distortions and need appropriate lighting conditions to show the signs properly.</p><p>These problems will be avoided by means of non-contact 3D measuring techniques, like fringe projection. Such high resolution 3D techniques provide an exact geometrical copy of the original petroglyph, offering better results in legibility compared to traditional techniques. Moreover, it gives a more objective base for analysis and has less impact on the sometimes sensitive and eroded surfaces. Furthermore 3D data allows more extensive and further possibilities in processing and gives better preconditions for the interpretation.</p><p>However, depending on factors like resolution, scanned surface and degree of overlap between individual scans original 3D datasets may represent large up to really massive volumes of data. An effective use of such datasets can only be realised if they are condensed and prepared in a suitable way. This means reduction of the data volume, minimising any disturbing influence emerging from the spatial shape of the surface and emphasizing relevant information. The corresponding preparation of the data will then be a good base for a interpretation performed by the human science specialist through an adapted visualization. In addition the data should be prepared for high performance presentation to a wider community via the internet.</p><p>Processed digital copies of the Petroglyphs are visualised in order to enable the user to inspect the processed scans of the objects. By inspecting the scans the application provides a mass of functionality for achieving different views into the Petroglyphs and their appearance. This comprises on the one hand a simple 2D viewer for the processed data, and on the other hand a 3D viewer with interactive changeable light positions and water levels as well as a viewer for applying various lookup tables (colour), predefined image filters (convolution) and template matching (matching) regarding individual characters.</p><p>Provided functionality of the 3D viewer is based on features of 3D computer graphics. Surface normal vectors from the grey values of the processed scans and a light direction vector from an interactively changeable light source are computed. In addition shading is complemented by water filling, whereby the gray values are limited by the water level selected. Individual modifications are possible to improve the subjective impression by the user, trying to support him in his process of interpretation. Interactive changes of the light source directly affect the shading of the surface and provide a better idea of the 3D surface of the inscription board. Dynamic virtual water filling enables the user to obtain an even better impression of the depth of the individual characters and emphasise weathered characters.</p><p>The paper will explain the developed techniques and document its potential at selected data sets.</p>

Korrektur der Ellipsen-Exzentrizität im Kontext von Kamerakalibrierungen

2015

Waldemar Kisser, Burkhard Tietz, F Boochs, Dietrich PAULUS

Photogrammetrie, Laserscanning, Optische 3D-Messtechnik. Beiträge der Oldenburger 3D-Tage 2015
<p>Dieser Beitrag befasst sich mit dem Einfluss der Zielmarkenexzentrizität während der Kamera-<br />Kalibrierung in Kombination mit verschiedenen Kalibrierkörpern. Zunächst wird<br />deren Einfluss auf die Resultate anhand numerischer Simulationen nachgewiesen. In diesen<br />Simulationen wird eine Erfassung des Einflusses der Exzentrizität auf Bildmessung, Objekt-<br />und Kamerageometrie angestrebt. Im zweiten Schritt wird eine Realkalibrierung mit<br />vergleichbarer Aufnahmekonfiguration durchgeführt. Dabei werden Gemeinsamkeiten bzw.<br />Unterschiede der erreichten Ergebnisse diskutiert sowie eine mögliche Kompensation des<br />Einflusses in der Praxis erörtert.</p>

Modulare Digitalkameratachymeter

2015

M SchlĂĽter, S. Hauth

n.A.
<p>Das Vorhaben will einen Innovationsschub für die Anwendung vermessungstechnischer<br />Tachymeter (auch Totalstationen, mobile Polarmesssysteme großer Reichweite)<br />auslösen.<br />Ermöglicht wird dieser Innovationsschub durch die Integration bildgebender Sensoren<br />mit einem konsequent modularen Lösungsansatz an Stelle der bislang mit nur<br />mäßigem Erfolg unternommenen monolithischen Lösungsansätze. Durch unser Konzept<br />werden die stark unterschiedlichen Entwicklungszyklen der zentralen Systemkomponenten<br />entkoppelt. Dadurch werden mittelfristig insbesondere KMU, Entwicklungseinrichtungen<br />und Hochschulen in die Lage versetzt, anwendungsspezifische<br />Lösungen für den expandierenden Markt von Geoinformationen und den steigenden<br />Bedarf an räumlichen Geometriedaten zu entwickeln und in der Folge auch eigenständig<br />zu vermarkten.</p>

SIVT – Processing, viewing and analysis of 3D scans of the porthole slab and slab b2 of Züschen I

2015

S Wefers, T Reich, Burkhard Tietz, F Boochs

CAA









2014

Colour and Space in Cultural Heritage: Key Questions in 3D Optical Documentation of Material Culture for Conservation

2014

F Boochs, Bentkowska-Kafel A., Degrigny Ch., Karaszewski M., Karmacharya A., Kato Z., Picollo M., Sitnik R., Trémeau A., Tsiafaki D., Tamas L.

5th International Conference, EuroMed 2014, Limassol, Cyprus, November 3-8
<div class="abstract-content formatted" itemprop="description"><p class="a-plus-plus">The paper introduces some key interdisciplinary questions concerning the development of optical measuring techniques and electronic imaging applied to documentation and presentation of artefacts, as identified through the work of Colour and Space in Cultural Heritage (www.COSCH.info), a trans-domain European Action (TD1201) in the area of Materials, Physics and Nanosciences (MPNS) supported, since 2013, by the European Cooperation in <a class="reference-link webtrekk-track" href="http://link.springer.com/search?dc.title=Science+and+Technology&amp;facet-content-type=ReferenceWorkEntry&amp;sortOrder=relevance">Science and Technology</a> <span class="a-plus-plus emphasis type-underline">http://www.cost.eu/domains_actions/mpns/Actions/ TD1201</span>. Some 125 international researchers and professionals participate in COSCH activities which have been organised around six main subjects: (1) spectral object documentation; (2) spatial object documentation; (3) algorithms and procedures; (4) analysis and restoration of cultural heritage surfaces and objects; (5) visualisation of cultural heritage objects and its dissemination; and (6) the semantic development of the COSCH Knowledge Representation.</p><p class="a-plus-plus">The Authors outline and illustrate the approaches adopted by COSCH. They indicate future work that is needed to resolve the identified scientific, technical and semantic questions, as well as challenges of interdisciplinary communication, to ensure a wider adoption of specialist technologies and enhanced standards in 3D documentation of material cultural heritage &mdash; being a basis for its understanding, conservation, restoration, long-term preservation, study, presentation and wide dissemination.</p></div><p>&nbsp;</p>

Analysis of Relevant Features for Pollen Classification

2014

G Lozano-Vega, Benezeth, Yannick, Marzani, Franck, F Boochs, Iliadis, Lazaros, Maglogiannis, Ilias, Papadopoulos, Harris

Artificial Intelligence Applications and Innovations









2013

Schneller und ausdauernder als das menschliche Auge: Modulare Okularkameras am Motortachymeter

2013

Hauth, S., M SchlĂĽter, Thiery, F.

Allgemeine Vermessungs-Nachrichten (avn)
<p>Bis zu 62 500 Zielungen pro Sekunde werden derzeit mit einer USB 3.0 Industriekamera am geodätischen Tachymeter erreicht. Exemplarisch betrachten wir die Einsatzmöglichkeiten solcher Systeme für die Erfassung hochfrequenter Schwingungen, stellen aktuelle Grenzen dar und schlagen einen pragmatischen Weg für eine präzise zeitliche Zuordnung der Beobachtungen mithilfe eines GPS-Zeitempfängers vor.</p><p>Neben hochfrequenten Zielungen erlaubt das am Institut für raumbezogene Informations- und Messtechnik i3mainz entwickelte Konzept MoDiTa &ndash; Modulare DigitalkameraTachymeter &ndash; ein hochgenaues Monitoring über lange Zeiträume. Mithilfe der modularen Okularkameras und einem Kollimator als Ziel werden die bekannten Verfahren zur automatischen Zielerfassung und Zielverfolgung von Punkten im Raum (wie z.B. ATR) mit der hochgenauen Erfassung absoluter Ausrichtungen im Raum ergänzt.</p>

Classification of Pollen Apertures Using Bag of Words

2013

G Lozano-Vega, Benezeth, Yannick, Marzani, Franck, F Boochs, Petrosino, Alfredo

Image Analysis and Processing – ICIAP 2013









Sketch of an Automatic Image Based Pollen Detection System

2013

G Lozano-Vega, Benezeth, Y., M Uhler, F Boochs, F Marzani

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32. Wissenschaftlich-Technische Jahrestagung der DGPF
We present the sketch of an automatic alternative method for identi-fying and quantifying airborne pollen grains under the framework of a project called Personalized Pollen Profiling and Geospatial Mapping. The first stage of the detection system locates and segments potential pollen particles while re-ducing the dataset size for convenient handling and storing. In the second stage, the proposed classification scheme successively tests different pollen character-istics until the taxon is uniquely identified. Morphological and optical proper-ties of the pollen and image local features are selected based on the study of strengths and weaknesses of the state-of-the-art methods. This scheme allows the system to compute suitable feature vectors to discriminate similar taxa only when necessary, reducing the computational cost.<br>

Automatic object detection in point clouds based on knowledge guided algorithms

2013

Truong, H. Q., A Karmacharya, Waldemar Kisser, F Boochs, C Chudyk, Habed, A., Voisin, Y.

SPIE Optical Metrology, International Society for Optics and Photonics, 2013
<p>The modeling of real-world scenarios through capturing 3D digital data has been proven applicable in a variety of industrial applications, ranging from security, to robotics and to fields in the medical sciences. These different scenarios, along with variable conditions, present a challenge in discovering flexible appropriate solutions. In this paper, we present a novel approach based on a human cognition model to guide processing. Our method turns traditional data-driven processing into a new strategy based on a semantic knowledge system. Robust and adaptive methods for object extraction and identification are modeled in a knowledge domain, which has been created by purely numerical strategies. The goal of the present work is to select and guide algorithms following adaptive and intelligent manners for detecting objects in point clouds. Results show that our approach succeeded in identifying the objects of interest while using various data types.</p>

Automatic Detection and Classification of Objects in Point Clouds using multi-stage Semantics

2013

Truong, H. Q., Ben Hmida, H., F Boochs, Habed, A., Cruz, Ch., Voisin, Y., Nicolle C Cruz C.

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Journal of photogrammetry, remote sensing and geoinformation processing
<p><span style="line-height: 1.538em;">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 try to using semantic knowledge in particular for supporting object detection and classification. In this paper, we present a novel approach which makes use of advanced algorithms to benefit from intelligent knowledge management strategies for the processing of 3D point clouds and for object classification in scanned scenes. In particular, our 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 modelled knowledge, the package of algorithms, and the classification engine. Two case studies illustrating our approach are presented in this paper. The studies were carried out on scans of the waiting area of an airport and along the tracks of a railway. In both cases the goal was to detect and identify objects within a defined area. With our results we demonstrate the applicability of our approach.</span></p><p>&nbsp;</p><p><span style="line-height: 1.538em;">Automatische Detektion und Klassifikation von Objekten in Punktwolken unter Nutzung mehrschichtiger Semantik. Infolge der zunehmenden Verfügbarkeit großer unstrukturierter Punktwolken aus Laserscanning und Photogrammetrie entsteht wachsender Bedarf für automatisierte Auswerteverfahren. Angesichts der häufig hohen Komplexität der in den Punktwolken enthaltenen Objekte stoßen rein datengetriebene Ansätze an ihre Grenzen. Es entstehen vermehrt Konzepte, die auf verschiedene Weise auch Gebrauch von der Semantik machen. Semantik und Algorithmik sind dabei oft eng miteinander verwoben und führen zu Limitationen in Art und Umfang der nutzbaren Semantik. Mit der vorgestellten Lösung werden Algorithmik und Semantik klar getrennt und mit den exakt auf diese Domänen zugeschnittenen Werkzeugen behandelt. Deren prozedurale Verknüpfung führt dann zu einem neuen Verarbeitungskonzept, das eine nach unserem Kenntnisstand bislang nicht erreichte Flexibilität und Vielseitigkeit in der Nutzung unterschiedlichster Semantiken besitzt und auch die Steuerung der Algorithmen integriert. Die iterative Gesamtlösung fußt auf drei Säulen, nämlich dem modellierten Wissen, dem Pool der Algorithmen und dem Identifikationsprozess. Erreichbare Resultate werden an zwei Beispielen dokumentiert. Ein Beispiel befasst sich mit der Analyse von Punktwolken aus dem Bereich der Lichtraumvermessung an Bahntrassen, das zweite mit Räumlichkeiten in einem Flughafen. In beiden Fällen müssen bestimmte Objektarten aufgefunden und klassifiziert werden.</span></p>

2012

Modular Imaging Total Stations - Sensor Fusion for high precision alignment

2012

Hauth, S., M SchlĂĽter, Thiery, F.

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3rd International Conference on Machine Control & Guidance Proceedings
<p>Initialized in 2009, the Institute for Spatial Information and Surveying Technology (i3mainz), Mainz University of Applied Sciences, forces research towards modular concepts for imaging total stations. On the one hand, this research is driven by the successful setup of high precision imaging motor theodolites in the near past, on the other hand it is pushed by the actual introduction of integrated imaging total stations to the positioning market by the manufacturers Leica Geosystems, Sokkia, Pentax, Topcon and Trimble.</p><p>Modular concepts for imaging total stations are manufacturer independent to a large extent and consist of a particular combination of accessory hardware, software and algorithmic procedures. The hardware part consists mainly of an interchangeable eyepiece adapter offering opportunities for digital imaging. An easy assembly and disassembly in the field is possible allowing the user to switch between the classical and the imaging use of a robotic total station. The software part primarily has to ensure hardware control, but several level of algorithmic support might be added and have to be distinguished. Algorithmic procedures allow reaching several levels of calibration concerning the geometry of the external digital camera and the total station. Here the resulting resolution capacity of our sensor fusion and also the accuracy of the system are presented based on examples. We deliver insight in our recent developments and quality characteristics.</p><p>The sensor fusion between camera and polar measuring system allows detecting and measuring different types of targets with high precision. MoDiTa is used to calibrate inclination sensors and to control the long-term stability of laser and tripods.</p>

Entwicklung von Verfahren zur rechnergestĂĽtzten VerknĂĽpfung von Bild- und Laserscandaten auf Basis von Passobjekten

2012

Schilling, K.

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n.A.
<p>Aufgrund der komplementären Eigenschaften von Bild- und Scandaten werden zunehmend<br />digitale Photogrammetrie und terrestrisches Laserscanning simultan für die Erfassung und<br />Dokumentation dreidimensionaler Objekte verwendet. Ihre gemeinsame Nutzung erfordert<br />die Korrespondenzherstellung zwischen den unterschiedlichen, heterogenen Datentypen und<br />die Verknüpfung gleicher Datentypen verschiedener Aufnahmestandpunkte.<br />Das in dieser Arbeit entwickelte Verfahren nutzt spezielle Passobjekte, um bessere Bedingungen<br />für eine Korrespondenzherstellung zu scha ffen. Der Schwerpunkt liegt dabei in der<br />Verknüpfung der Scandaten.<br />Die Eckpunkte von Würfeln werden als Passpunkte zur Bestimmung der Transformationsparameter<br />verwendet. Die Zerlegung des Würfels in seine Einzelelemente (Ebenen, Kanten,<br />Eckpunkte) und die Extraktion der Würfeleckpunkte erfolgt mittels eines RANSAC-Algorithmus<br />sowie der Ausgleichung und Verschneidung der Würfelebenen auf Basis eines<br />topologischen Modells. Dieses erlaubt durch seine Eindeutigkeit die Bestimmung der räumlichen<br />Ausrichtung des Würfels.<br />Die Genauigkeit der berechneten Würfelgeometrie hängt in erster Linie von der Aufnahmeentfernung<br />ab. Für eine Distanz &lt;10m werden maximale Längenabweichungen der Raum- und<br />Flächendiagonalen der Würfel von  4mm erhalten. Die berechneten Werte für die<br />Transformationsparameter bei der Verknüpfung der Scandaten sind vergleichbar mit den Resultaten<br />bestehender Verfahren zur Registrierung von Scandaten. In Abhängigkeit von der<br />Aufnahmekon guration betragen die Restklaff ungen der Passpunkte bis zu 5mm. Im Gegensatz<br />zu bestehenden Verfahren werden mit nur einem Würfel bereits gute Näherungswerte<br />für die Transformationsparameter erhalten. Die Bestimmung der Würfeleckpunkte aus den<br />Scandaten schaff t zugleich gute Voraussetzungen für eine Verknüpfung mit den Bilddaten, die<br />unabhängig von der Position des Scannerstandpunktes aufgenommen werden können.</p>

i3mainz - Jahresbericht 2012

2012

F Boochs, Gundlach, A., J Wachter

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i3mainz - Jahresbericht
<div>Derzeit sind neben neun Professoren am Institut mehr als zwanzig wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter mit Zeitverträgen angestellt. Neben ihnen sind Studierende mit ihren Abschlussarbeiten, Praktikanten und studentische Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter in die Arbeit des Instituts eingebunden.</div><div>Im Jahr 2012 standen Mittel im Gesamtumfang von 1,28 Mio Euro zur Verfügung. Dazu zählten Mittel der FH Mainz, des Landes, öffentlicher Förderprogramme, der Europäischen Union und Drittmittel aus der Wirtschaft.&nbsp;</div>

A knowledge-based approach to the automatic algorithm selection for 3D scene annotation

2012

Truong, H. Q., F Boochs, Habed, A., Voisin, Y.

11th International Conference on Information Science, Signal Processing and their Applications (ISSPA) IEEE
<p>In this paper we present a novel approach for 3D point cloud processing with the aim of annotating objects in a scanned scene. Our method is based on human cognition to guide the 3D processing algorithms and uses semantic knowledge to manage data and identify immediate situation-dependent objectives. In particular, we have built a system that allows an automatic and flexible selection of algorithms. The selection strategy exploits knowledge to identify the geometrical features to be detected as well as the objects to be annotated at each stage of the 3D processing of the point cloud.</p>

2011

Nutzung hybrider Messdaten

2011

Schilling, K., F Boochs, H-J Pryzibilla

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Aspekte eines räumlichen Informationssystems für die Industriearchäologie; Ergebnisse eines BMBF-Forschungsprojektes
<p>Sowohl die Photogrammetrie als auch das terrestrische Laserscanning eignen sich zur Aufnahme und Dokumentation archäologischer Strukturen. Da sich ihre charakteristischen Eigenschaften komplementär ergänzen, kann durch die simultane Verwendung beider Verfahren und die Verknüpfung der verschiedenartigen Informationen die Datengrundlage für das zu dokumentierende Objekt erweitert werden. Die hierzu notwendigen Arbeitsschritte sowie Beispiele für die gemeinsame Datennutzung sollen in diesem Beitrag thematisiert werden.</p>

3D-Sutra - Interactive Analysis Tool for a Web Atlas of Scanned Sutra Inscriptions in China

2011

F Boochs, Schmidt, N., SchĂĽtze, R.

The Photogrammetric Record
<p>Buddhist stone inscriptions of the 8th to 12th centuries <span class="smallCaps">ad</span> are important cultural assets of China that need to be documented, analysed and interpreted archaeologically, art-historically and linguistically. On the one hand, such Buddhist stone inscriptions have to be conserved for future generations, but on the other hand, further possibilities for analysing the data could be achieved if the inscriptions were made accessible to a wider community, for instance, for understanding of the historical growth of Buddhism in China. In this paper, innovative techniques for the documentation of stone inscriptions located in the province of Sichuan, in the south-west of China, are demonstrated. The tasks to be performed include capturing the stone inscriptions by using high precision measuring techniques to generate copies of the original inscriptions, together with processing of the data enabling improvement in the legibility of characters and thus aiding the interpretation of the inscriptions. The concept and features of image processing as applied to the captured inscriptions are outlined. In order to present the outcome to as many people as possible and to allow individual interpretations of the results of the stone inscription reconstruction, their current interpretation and additional 2D/3D maps are published within an interactive web platform.</p>

Introduction of a spatial layer in the Semantic Web framework: a proposition through the Web platform ArchaeoKM

2011

A Karmacharya

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n.A.
<p>Spatial technology has gained momentum under database systems. More specifically, the spatial operations and spatial functions are used to carry out spatial analysis which can be executed through these database systems. In addition, there has been significant amount of research in the field of the geospatial ontology domain in order to achieve the semantic interoperability between different data sources. Although, data interoperability is one of the main objectives of the Semantic Web technologies, the potentiality of the underlying knowledge tools and techniques have not been completely identified. With the growing influence of the Semantic Web technologies towards the application based on knowledge management and intelligent systems, the geospatial application benefits from this influence. This thesis emphasizes on the use of knowledge to manage spatial data within spatial information systems through the Semantic Web framework.<br />This research activity is carried out with the backdrop of the case study of the industrial archaeology. It sets up an ideal environment for the application of knowledge to manage the huge and heterogeneous dataset. The use of knowledge to manage the diversity of information was well executed through the application prototype named ArchaeoKM which is based on the Semantic Web. The ArchaeoKM framework follows the 4Ks processing steps: Knowledge Acquisition, Knowledge Management, Knowledge Visualization and Knowledge Analysis. The same processing principle of 4Ks was implemented during the spatial knowledge processing. A top level ontology was developed in order to serve as the background representation of the case study in order to adjust the spatial components. Keeping the custom, the spatial knowledge processing begins with acquiring spatial signatures of the identified objects. The spatial signatures are stored within the spatial database system with proper mapping to the objects in the knowledge base. The spatial knowledge of these objects is managed through executing the spatial functions at the database level and enriching the knowledge base with the results. This spatially enriched knowledge base is used again to analyze the spatial knowledge. This research thesis benefits from Semantic Web Rule Language in order to infer knowledge. In addition, the spatial built-ins proposed during the course add up spatial dimension to the SWRL for spatial inferences. Similarly, a spatial extension of the query language SPARQL is proposed in order to query spatial knowledge from the knowledge base.<br />Actually, this research thesis provides the initial steps in integrating spatial components within the Semantic Web framework. This integration process is important for both technologies. Regarding the Semantic Web, the integration of non-typical semantic information within this framework opens up doors to other data pattern making the transformation of technologies easier. Likewise, geospatial technologies and GIS systems benefits through the inclusion of knowledge in the analysis process making the analysis much closer and efficient to human interpretation.</p>

i3mainz - Jahresbericht 2011

2011

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

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i3mainz - Jahresbericht
<div>Angewandte Forschung, Entwicklung und Technologietransfer im fachlichen Umfeld der&nbsp;<span style="line-height: 1.538em;">Geoinformatik und Vermessung sind die Arbeitsschwerpunkte im Institut. Moderne Verfahren&nbsp;</span><span style="line-height: 1.538em;">der Messtechnik für die Gewinnung raumbezogener Daten und die Technologien zu deren&nbsp;</span><span style="line-height: 1.538em;">Weiterverarbeitung, Analyse und Visualisierung stellen dabei die wichtigsten Werkzeuge dar.</span></div><div>&nbsp;</div><div><span style="line-height: 1.538em;">Im Jahr 2011 standen Mittel im Gesamtumfang von ca. &euro; 1.090.000 zur Verfügung, womit das&nbsp;</span><span style="line-height: 1.538em;">Institut erneut die Schwelle von 1 Mio. EUR überschreiten konnte. Diese Mittel wurden vor </span><span style="line-height: 1.538em;">allem zur Bezahlung des Personals verwendet. Der größte Anteil (59%) sind Drittmittel, 20%&nbsp;</span><span style="line-height: 1.538em;">stammen vom Ministerium für Bildung, Wissenschaft Jugend und Kultur Rheinland-Pfalz und&nbsp;</span><span style="line-height: 1.538em;">weitere 21% aus dem Haushalt der Fachhochschule Mainz.</span></div>

Geometrische Qualität von aus Einzelphotos zusammengesetzten Panoramen

2011

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

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29. Wissenschaftliche Jahrestagung der DGPF - Mainz - Geodaten - Eine Ressource des 21. Jahrhunderts
<p>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.</p>

2010

i3mainz - Jahresbericht 2010

2010

F Boochs, K Böhm, K -C Bruhn, Kern, F., Klinge, K.-A., Klonowski, J., H Müller, Neitzel, F., M Schlüter

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i3mainz - Jahresbericht
<p>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.</p><p>&nbsp;</p><p>&nbsp;</p>

3D-Sutra - Interactive Analysis Tool For A Web- Atlas Of Scanned Sutra Inscriptions In China

2010

F Boochs, Schmidt, N., SchĂĽtze, R.

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ISPRS, Commission V Symposium - 'Close Range Image Measurement Techniques'
<p>Buddhistic stone inscriptions (8th-12th centuries) are important cultural assets of China which need to be documented, analyzed, interpreted and visualized archaeologically, art-historically and text-scientifically. On one hand such buddhistic stone inscriptions have to be conserved for future generations but on the other hand further possibilities for analyzing the data could be enabled when the inscriptions would be accessible to a larger community, for instance the understanding of the historical growth of Buddhism in China could In this article we show innovative techniques for the documentation of stone inscriptions located in the province of Sichuan - southwest of china. The tasks to be performed comprise capturing of stone inscriptions by using high precision measuring techniques to generate copies of the original inscriptions and the processing of the data enabling the improvement of the legibility of characters and thus supporting the interpretation of the inscriptions. We show the concept and features of the image processing applied on the captured inscription. In order to present the outcome to a large community and to allow individual interpretations, the results of the stone inscription reconstruction, the interpretation and additional 2D / 3D maps are published within an interactive web platform.</p>

Capture and Processing of High Resolution 3D-Data of Sutra Inscriptions in China

2010

F Boochs, Schmidt, N., SchĂĽtze, R.

Digital Heritage









2009

i3mainz - Jahresbericht 2009

2009

F Boochs, K Böhm, K -C Bruhn, Kern, F., Klonowski, J., H Müller, Neitzel, F., M Schlüter, Zipf, A.

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i3mainz - Jahresbericht
<p>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.</p><p>&nbsp;</p><p>&nbsp;</p>

2008

i3mainz - Jahresbericht 2008

2008

F Boochs, K Böhm, K -C Bruhn, Kern, F., Klonowski, J., H Müller, Neitzel, F., M Schlüter, Zipf, A.

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i3mainz - Jahresbericht
<div>Auch im 10. Jahr nach seiner Gründung als wissenschaftliche Einrichtung der Lehreinheit&nbsp;<span style="line-height: 1.538em;">Geoinformatik und Vermessung der Fachhochschule Mainz legt das i3mainz mit seinem&nbsp;</span><span style="line-height: 1.538em;">Jahresbericht Rechenschaft über die Aktivitäten der vergangenen 12 Monate ab und gibt&nbsp;</span><span style="line-height: 1.538em;">einen zusammenfassenden Einblick in die vielseitigen Aktivitäten.</span></div><div>&nbsp;</div><div>&nbsp;</div><div>&nbsp;</div>

2007

i3mainz - Jahresbericht 2007

2007

K Böhm, F Boochs, Kern, F., Klonowski, J., H Müller, Neitzel, F., M Schlüter, Zipf, A.

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i3mainz - Jahresbericht
<p>Das Institut ist als wissenschaftliche Einrichtung der Lehreinheit Geoinformatik und&nbsp;<span style="line-height: 1.538em;">Vermessung der Fachhochschule Mainz mit der Wahrnehmung von Aufgaben im Bereich&nbsp;</span><span style="line-height: 1.538em;">der angewandten Forschung und Entwicklung sowie des Technologietransfers im&nbsp;</span><span style="line-height: 1.538em;">fachlichen Umfeld der Geoinformatik und Vermessung beauftragt. Der größte Teil der&nbsp;</span><span style="line-height: 1.538em;">Projekte befasst sich mit der Gewinnung, Verarbeitung und Visualisierung&nbsp;</span><span style="line-height: 1.538em;">raumbezogener Daten verschiedenartigster Objekte.</span></p>

2006

Investigating the Influence of Ionizing Radiation on Standard CCD Cameras and a Possible Impact on Photogrammetric Measurements

2006

Marbs, A., F Boochs

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ISPRS Commission V Symposium - Image Engineering and Vision Metrology
<p>In the context of high precision metrology tasks in heavy radiated areas questions arose concerning the applicability of digital cameras for photogrammetric purposes under these special conditions. The background for this problem is the conceptual design of a particle accelerator. After initial installation some areas of the new facility will not be accessible due to an expected high level of neutron production and activation. Therefore a new remote-controlled survey and alignment system has to be developed. For this purpose close-range photogrammetry appears to be the most applicable technique.</p><p>But in technical literature hardly any research results can be found, concerning the influence of ionizing radiation on digital image sensors, particularly for photogrammetric use. Hence basic research as well as practical tests were carried out, to investigate the influence of neutron and gamma radiation on CCD sensors under photogrammetric aspects. The results show a significant influence of radiation on the image quality, but only for high gamma doses. Lower dose rates, as they are expected at the accelerator, are not going to be a serious problem. Further tests are planned.</p>

i3mainz - Jahresbericht 2006

2006

K Böhm, F Boochs, Klonowski, J., H Müller, M Schlüter, Zipf, A.

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i3mainz - Jahresbericht
<p>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 so wie 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.</p><p>&nbsp;</p><p>&nbsp;</p>

Deformation Analysis of Sandwich Surfaces Prior to Buckling Failure Employing a 3-d Scanning System and Open Source Image Processing Software

2006

M SchlĂĽter, Pfeiffer, L., Berner, K., Weides, C.

Photogrammetrie - Fernerkundung - Geoinformation









2005

i3mainz - Jahresbericht 2005

2005

W Böhler, K Böhm, F Boochs, Klonowski, J., H Müller, M Schlüter, Zipf, A.

i3mainz - Jahresbericht









2001

Ein Verfahren zur automatischen Detektion von kubischen VerknĂĽpfungsobjekten in digitalen Farbmessbildern.

2001

F Boochs

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n.A.
<p>Der Beitrag stellt ein Verfahren vor, mit dessen Hilfe kubische Verknüpfungsobjekte in terrestrischen Messbildern erkannt und für die Orientierung der Messbilder eingesetzt werden können. Mit dem Verfahren wird das Ziel verfolgt, Einschränkungen hinsichtlich der Verknüpfung von Messbildern aufzuheben, die durch Sichtbarkeits- und Abbildungsprobleme bei den heute üblicherweise eingesetzten ebenen Signalen entstehen können. Dazu ist eine Lösung entwickelt worden, die in Farbbildern räumliche Signale erkennt und die Koordinaten der Targets für die Zuordnung und Bildorientierung bereitstellt. Im Beitrag wird das Vorgehen im Zusammenhang mit der Bildanalyse beschrieben und an Bildbeispielen<br />dokumentiert.</p>

DISTA - a portable software solution for 3D-compilation of photogrametric image blocks

2001

F Boochs, H MĂĽller, Neifer, M.

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n.A.
<p>A photogrammetric evaluation system used for the precise determination of 3D-coordinates from blocks of large metric images will be presented. First, the motivation for the development is shown, which is placed in the field of processing tools for photogrammetric evaluation tasks. As the use and availability of metric images of digital type rapidly increases corresponding equipment for the measuring process is needed. Systems which have been developed up to now are either very special ones, founded on high end graphics workstations with an according pricing or simple ones with restricted measuring functionality. A new conception will be shown, avoiding special high end graphics hardware but providing a complete processing chain for all elementary photogrammetric tasks ranging from preparatory steps over the formation of image blocks up to the automatic and interactive 3D-evaluation within digital stereo models. The presented system is based on PC-hardware equipped with off the shelf graphics boards and uses an object oriented design. The specific needs of a flexible measuring system and the corresponding requirements which have to be met by the system are shown. Important aspects as modularity and hardware independence and their value for the solution are shown. The design of the software will be presented and first results with a prototype realised on a powerful PC-hardware configuration will be featured.</p>

2000

A new Approach to Edge-preserving Smoothing for Edge Extraction and Image Segmentation

2000

Garnica, C., F Boochs, Twardochlib, M.

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ISPRS Symposium, Amsterdam, The Netherlands, International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing
<p>This paper introduces a new approach to edge-preserving smoothing of digital images. It is designed for an effective elimination of the image noise within digital images what is an essential step in applications like edge detection or image segmentation.<br />The approach presented here tries to overcome some of the disadvantages of existing smoothing filters and is conceived as an extension of the edge-preserving Maximum Homogeneity Neighbour Filter. The algorithm cleans up the image noise in the homogeneous areas, but preserves all image structures like edges or corners. It is shown that the new filter algorithm combines the advantageous features of different types of filters. The algorithm is not only applicable to grayscale images, but can be extended to multi-channel data, like color images too. The performance of the algorithm is achieved by a more complex and differentiating treatment of the image data compared to conventional concepts.</p>

1999

Precise Target Location Using Image Matching Technique.

1999

F Boochs, G Heinz

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n.A.
<div>An algorithmic concept is presented using an image&nbsp;<span style="line-height: 1.538em;">matching technique to solve a task in the field of industrial&nbsp;</span><span style="line-height: 1.538em;">metrology. Aim of the procedure is to automatically locate&nbsp;</span><span style="line-height: 1.538em;">targets in metric images under difficult practical&nbsp;</span><span style="line-height: 1.538em;">conditions. The algorithm has to substitute human&nbsp;</span><span style="line-height: 1.538em;">knowledge, which is normally used in the process of&nbsp;</span><span style="line-height: 1.538em;">manual measurements and is necessary to establish an</span></div><div>accurate and reliable procedure. In the case presented here&nbsp;<span style="line-height: 1.538em;">some things are known in advance allowing to control the&nbsp;</span><span style="line-height: 1.538em;">image processing in a way, that no knowledge based&nbsp;</span><span style="line-height: 1.538em;">technique has to be used. The conception is presented&nbsp;</span><span style="line-height: 1.538em;">together with practical results documenting the&nbsp;</span><span style="line-height: 1.538em;">equivalence of the algorithm and the human operator in&nbsp;</span><span style="line-height: 1.538em;">terms of reliability and precision.</span></div>

Bearbeitung historischer Karten mit digitaler Bildverarbeitung.

1999

W Böhler, H Müller, Weis, N.

n.A.