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

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Publikationen

2020

Optische Schwingungsmessung: Status, Integration, Pros und Contras

2020

K. Zschiesche, L. Rau, M. SchlĂŒter

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GeoMonitoring 2020
<div><p>Am Beispiel einer Eisenbahn-StahlbrĂŒcke erarbeiten wir prototypisch die relevanten Einzelschritte von der mobilen Erfassung kontrollierter Schwingungsdaten bis zur Integration in die Bauwerksdatenmodellierung (BIM). Dieser Aufsatz umfasst einen Abriss bestehender Systeme zur Schwingungsbeobachtung an gealterten Bestandsbauwerken und geht dabei besonders auf die Vor- und Nachteile der optischen Schwingungsmessung ein. Es zeigt sich, dass die optische Schwingungsmessung hierbei eine wirtschaftliche ErgĂ€nzung zu bestehenden Systemen darstellt. NĂ€her beschrieben wird das Erfassen von Schwingungen mittels modularer Digitalkameratachymetrie. PrĂ€zisionstachymeter können mit Digitalkameras am Okular kombiniert werden. Diese Erweiterung in Verbindung mit der digitalen Bildverarbeitung ermöglicht die automatische Detektion von Zielen und somit auch die berĂŒhrungslose Erfassung von Schwingungen. Es ist nicht erforderlich das Ziel mit dem Fadenkreuz konkret anzuvisieren. UnzugĂ€ngliche Objekte, wie z.B. BrĂŒckenbauwerke, Fabrikschlote oder TĂŒrme fĂŒr Windenergieanlagen, können ohne Signalisierung durch die modulare Digitalkameratachymetrie hochfrequent durch die Messung natĂŒrlicher Ziele diskret, optisch und ad hoc erfasst werden. Es ist kein Eingriff am Objekt notwendig.</p></div><p><br />&nbsp;</p>

Entwicklung und Evaluierung eines kompakten Multisensorsystems fĂŒr den Einsatz auf Drohnen

2020

Denise Becker, Simon Stemmler, Alexander Reiterer

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Ingenieurvermessung 20, BeitrĂ€ge zum 19. Internationalen Ingenieurvermessungskurs MĂŒnchen, 2020
<p>Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) stellen sich als sehr flexible und praxistaugliche GerĂ€te auch fĂŒr die Vermessung dar. Der Großteil der Systeme wird derzeit mit handelsĂŒblichen Kameras betrieben &ndash; daraus abgeleitete Orthophotos oder Punktwolken werden vielfach fĂŒr die Planung und Dokumentation verschiedener Anwendungen erfolgreich eingesetzt. Der Nachteil, der sich daraus ergibt, liegt zum einen in der sehr aufwendigen Berechnung von 3D-Punktwolken aus hochauflösenden Kamerabildern, zum anderen aber auch in der UnfĂ€higkeit, Vegetation zu durchdringen und damit ein GelĂ€ndemodell mit hoher ZuverlĂ€ssigkeit zu erzeugen. Ebenfalls schwierig ist das Durchdringen von halbdurchlĂ€ssigen Medien (z. B. Wasser). Abhilfe schaffen Multisensorsysteme, welche neben Kameras auch entsprechende Abstandsmodule integriert haben und somit aus mehreren Datenströmen einen Mehrwert generieren können. Die Integration unterschiedlicher Sensoren inkl. der notwendigen Verortung bringt aber auch einige Herausforderungen mit sich, u. a. eine komplexe und aufwendige Kalibration.</p><p>Das Fraunhofer-Institut fĂŒr Physikalische Messtechnik IPM in Freiburg hat ein leichtgewichtiges und kompaktes Multisensorsystem entwickelt, welches aus folgenden Teilen besteht: schnelles laserbasiertes Abstandsmessmodul, zwei Farbkameras, inertiale Messeinheit (Inertial Measurement Unit, IMU) und Positionierungssystem (Global Navigation Satellite System, GNSS). Alle mechanischen Komponenten und das GehĂ€use wurden soweit gewichtsoptimiert ausgefĂŒhrt, dass ein Gesamtgewicht von knapp ĂŒber 2 kg realisiert werden konnte. Die maximale Messdistanz des auf dem Pulslaufzeitverfahren basierenden Abstandsmessmoduls liegt bei 300 m (bei einer idealen ReflektivitĂ€t der OberflĂ€che von 100 %). Die PrĂ€zision der Einzelpunktmessung (3 σ) liegt bei 15 mm.</p><p>Durch Integration von zwei RGB-Kameras kann nicht nur die erfasste Punktwolke entsprechend texturiert werden, sondern auch hochaufgelöste Orthophotos gerechnet werden. Durch diese zwei Datenströme (Punktwolke und Bilder) gelingt eine vollautomatisierte Auswertung der Daten mit Hilfe des maschinellen Lernens schnell und zuverlĂ€ssig.</p><p>Der wissenschaftliche Beitrag wird zum einen die Entwicklungsschritte des Systems im Detail prĂ€sentieren, dann aber auch konkrete Ergebnisse aus der Anwendung vorstellen und eine Charakterisierung (Evaluierung) der Systemkomponenten darlegen.</p><p>&nbsp;</p>

BIM in der Praxis − AnsĂ€tze zur Integration von Structural Health Monitoring in ein Bestands-BIM

2020

Kira Zschiesche, Linda Rau, Martin SchlĂŒter

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Leitfaden GeodÀsie und BIM
<p>Structural Health Monitoring (SHM) dient zur Bestimmung und Überwachung des Zustands eines Bauwerks. Dabei kommt es zu kontinuierlicher oder periodischer Erfassung von großen Datenmengen, je nachdem ob auf bauwerksintegrierte Sensorik zurĂŒckgegriffen werden kann, oder ob die Er-fassung z. B. als vermessungstechnische Dienstleistung erfolgt. BIM bietet die Möglichkeit der Bereitstellung großer Datenmengen, der Prozessintegration und der Dokumentation vermessungstechnischer Leistungen (Clemen et al. 2019). Dadurch ermöglicht die Verbindung dieser beiden Methoden eine interdisziplinĂ€re Auswertung verschiedenster Informationen ĂŒber das Bauwerk innerhalb einer Plattform. Die frĂŒhzeitige Erkennung möglicher ZustandsĂ€nderungen der Bausubstanz hat insbesondere im Hinblick auf die Nachhaltigkeit der Lebens- und Nutzungsdauer des Objekts, von Bauteilen und von Bauteilschichten eine besondere Bedeutung. Eine effiziente ZugĂ€nglichkeit von SHM-Daten kann durch Integration dieser in die Bauwerkdatenmodellierung erfolgen (Zschiesche et al. 2020). Beispielhaft wird im vorliegenden Bericht die Integration in ein Bestands-BIM von zuvor erfassten und ausgewerteten Messergebnissen erprobt. Wie in Del Grosso et al. (2017) und Valineja-dshoubi et al. (2017) beschrieben, wird mittels dem Plug-in Keynote Manager sowie des Revit-Plug-ins BIM One und der Software Autodesk Revit das Vorgehen evaluiert.</p>

KĂŒnstliche Intelligenz als Strategie in der IngenieurgeodĂ€sie – erste Schritte im Bahnumfeld

2020

Bastian Plaß, Kira Zschiesche, Tamer Altinbas, Daniel Karla, Linda Rau, Martin SchlĂŒter

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zfv - Zeitschrift fĂŒr GeodĂ€sie, Geoinformation und Landmanagement
<p>FĂŒr die Arbeiten im Gleisbereich ist ein System zur Erfassung von Zugfahrten unverzichtbar. KĂŒnstliche Intelligenz kann einen Teil dazu beitragen. Im Folgenden wird ein erster Ansatz, basierend auf Deep Learning Technologie, vorgestellt, welcher auf Grundlage von Bilddaten automatisch ZĂŒge detektiert und so zu mehr Sicherheit im Gleisbereich beitragen kann. DarĂŒber hinaus ist eine Softwarelösung entwickelt worden, welche den umfangreichen und bisher arbeitsintensiven Datenvorbereitungsaufwand signifikant reduziert. Im vorliegenden Beitrag werden das Potenzial und die flexible Einsetzbarkeit von KĂŒnstlicher Intelligenz im ingenieurgeodĂ€tischen Kontext aufgezeigt.</p>

Assessing the Accuracy and Feasibility of Using Close-Range Photogrammetry to Measure Channelized Erosion with a Consumer-Grade Camera

2020

Zheng, Fangzhou, Wackrow, Rene, Meng, Fan-Rui, Lobb, David, Li, Sheng

Remote Sensing









2019

Identification and classification of objects in 3D point clouds based on a semantic concept

2019

Ponciano, Jean-Jacques, Boochs, Frank, Trémeau, Alain

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n.A.









i3mainz - Jahresbericht 2018

2019

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Jahrebericht 2018
<p><span class="field-content">Im Jahresbericht werden die Projekte und AktivitÀten des i3mainz in komprimierter Form vorgestellt.</span></p>

BerĂŒhrungslose Positionsbestimmung von spiegelnden Kugeln mit Methoden des maschinellen Sehens

2019

Martin SchlĂŒter, Philipp Atorf, Arno Heildelberg, Kira Zschiesche

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zfv - Zeitschrift fĂŒr GeodĂ€sie, Geoinformation und Langmanagement
<p>Die Raumstrecken zwischen den Mittelpunkten spiegelnder Kugeln werden mit einem theodolitbasierten Industriemesssystem hochgenau bestimmt. Dabei werden die Theodolitokulare durch je eine Adapteroptik samt Industriekamera ersetzt. So kommt ein ausschließlich auf Methoden des Machine Vision aufbauender, automatisierter Workflow zum Einsatz, bei dem die Zielpunktdefinition und die einzelnen Theodolitzielungen erfolgreich voneinander entkoppelt werden, Ă€hnlich wie bei der automatischen Zielpunkterkennung von geodĂ€tischen Tachymetern auf Vermessungsreflektoren.</p><p>The spatial distances between the centers of reflecting spheres are precisely determined using a theodolite-based industrial measuring system. The theodolite eyepieces are each replaced by an adapter optic including an industrial camera. For the first time, an automated workflow based exclusively on Machine Vision methods is used, in which the target definition and the individual theodolite targetings are successfully decoupled from each other, similar to the automatic target<br />recognition of geodetic tachymeters towards survey reflectors.</p>

Automatic Detection of Objects in 3D Point Clouds Based on Exclusively Semantic Guided Processes

2019

Ponciano, Jean-Jacques, Trémeau, Alain, Boochs, Frank

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ISPRS International Journal of Geo-Information
<p>In the domain of computer vision, object recognition aims at detecting and classifying objects in data sets. Model-driven approaches are typically constrained through their focus on either a specific type of data, a context (indoor, outdoor) or a set of objects. Machine learning-based approaches are more flexible but also constrained as they need annotated data sets to train the learning process. That leads to problems when this data is not available through the specialty of the application field, like archaeology, for example. In order to overcome such constraints, we present a fully semantic-guided approach. The role of semantics is to express all relevant knowledge of the representation of the objects inside the data sets and of the algorithms which address this representation. In addition, the approach contains a learning stage since it adapts the processing according to the diversity of the objects and data characteristics. The semantic is expressed via an ontological model and uses standard web technology like SPARQL queries, providing great flexibility. The ontological model describes the object, the data and the algorithms. It allows the selection and execution of algorithms adapted to the data and objects dynamically. Similarly, processing results are dynamically classified and allow for enriching the ontological model using SPARQL construct queries. The semantic formulated through SPARQL also acts as a bridge between the knowledge contained within the ontological model and the processing branch, which executes algorithms. It provides the capability to adapt the sequence of algorithms to an individual state of the processing chain and makes the solution robust and flexible. The comparison of this approach with others on the same use case shows the efficiency and improvement this approach brings.</p>

Connected Semantic Concepts as a Base for Optimal Recording and Computer-Based Modelling of Cultural Heritage Objects

2019

Jean-Jacques Ponciano, Ashish Karmacharya, Stefanie Wefers, Philipp Atorf, Frank BOOCHS

Structural Analysis of Historical Constructions
<p>3D and spectral digital recording of cultural heritage monuments is a common activity for their documentation, preservation, conservation management, and reconstruction. Recent developments in 3D and spectral technologies have provided enough flexibility in selecting one technology over another, depending on the data content and quality demands of the data application. Each technology has its own pros/cons, suited perfectly to some situations and not to others. They are mostly unknown to humanities experts, besides having a limited understanding of the data requirements demanded by the research question. These are often left to technical experts who again have a limited understanding of cultural heritage requirements. A common point of view has to be achieved through interdisciplinary discussions. Such agreements need to be documented for their future references and re-uses. We present a method based on semantic concepts that not only documents the semantic essence of such discussions, but also uses it to infer a guidance mechanism that recommends technologies/technical process to generate the required data based on individual needs. Experts&#39; knowledge is represented explicitly through a knowledge representation that allows machines to manage and infer recommendations. First, descriptive semantics guide end users to select the optimal technology/technologies for recording data. Second, structured knowledge controls the processing chain extracting and classifying objects contained in the acquired data. Circumstantial situations during object recording and the behaviour of the technologies in that situation are taken into account. We will explain the approach as such and give results from tests at a CH object.</p>

2017

COSCH - Vier Jahre interdisziplinÀrer Dialog zum Nutzen des kulturellen Erbes.

2017

S Wefers

KulturBetrieb - Magazin fĂŒr innovative und wirtschaftliche Lösungen in Museen, Bibliotheken und Archiven









Ontology-based Knowledge Representation for Recommendation of Optimal Recording Strategies - Photogrammetry and Laser Scanning as Examples.

2017

S Wefers, A Karmacharya, F Boochs

gis.Science
<p><span style="color: rgb(73, 72, 72); font-family: Roboto, Roboto, &quot;Helvetica Neue&quot;, sans-serif; font-size: 14px; text-align: justify;">Experts&rsquo; knowledge about optical technologies for spatial and spectral recording is logically structured and stored in an ontology-based knowledge representation with the aim to provide objective recommendations for recording strategies. Besides operational functionalities and technical parameters such as measurement principles, instruments, and setups further factors such as the targeted application, data, physical characteristics of the object, and external influences are considered creating a holistic view on spectral and spatial recording strategies. Through this approach impacting factors on the technologies and generated data are identified. Semantic technologies allow to flexibly store this knowledge in a hierarchical class structure with dependencies, interrelations and description logic statements. Through an inference system the knowledge can be retrieved adapted to individual needs.</span></p>

How to optimally record cultural heritage objects? Decision support through connected knowledge.

2017

S Wefers, A Karmacharya, F Boochs, G Heinz

EVA Berlin 2017. Elektronische Medien & Kunst, Kultur und Historie 24. Berliner Veranstaltung der internationalen EVA-Serie Electronic Media and Visual Arts, 2017
<p>Optical recording of material cultural heritage (CH) is a multidisciplinary activity where the understanding of cross-disciplinary semantics is vital for a successful completion. In many cases, a lack of understanding of transdisciplinary semantics slows this process down. The end users who are mostly humanities experts lack the technical knowledge of spatial and spectral recording and could therefore demand more than what is actually required or sufficient for the intended CH application. The negotiations between technical experts and the end users are a tedious process. We present a semantic-based decision support system, COSCH<sup>KR</sup>, that employs reasoning and recommends optimal recording technology(ies) according to the application requirements of the recorded and processed data. COSCH<sup>KR</sup> is an ontology-based knowledge model that implies the development of semantic technologies within the Semantic Web framework. It represents formalized knowledge of the disciplines involved in the process of optical recording of material CH. The paper describes the applicability of the model in spatial, spectral, and visualization applications and summarises current possibilities and challenges.</p>

An Interdisciplinary Discussion of the Terminologies used in Cultural Heritage Research

2017

V Moitinho de Almeida, S Wefers, O Murphy

A. Bentkowska-Kafel, L. MacDonald (eds), Digtial Techniques for Documenting and Preserving Cultural Heritage.
<p>Accuracy, Artefact, Feature, Precision, Reconstruction, Resolution, Texture, Uncertainty are words central to many discussions of the documentation of CH. This chapter charts the interdisciplinary discussion towards a common understanding of terminologies used in CH. It is a discussion that recognizes critical differences or common misuse, and aims to contribute to a shared understanding that may be useful for all knowledge domains in the field.</p>

Knowledge-based object recognition in point clouds and image data sets

2017

Jean-Jacques Ponciano, Frank BOOCHS, Alain Trémeau

gis.Science









GenauigkeitsabschĂ€tzung von BĂŒndelblockausgleichungen mit Hilfe des EMVA1288 Standards

2017

Waldemar Kisser, Frank BOOCHS, Dietrich PAULUS

gis.Science Zeitschrift fĂŒr Geoinformatik
<p>Dieser Beitrag beschreibt die a priori AbschĂ€tzung erreichbarer Genauigkeiten der BĂŒndelblockausgleichung. Dies geschieht mit Hilfe des EMVA1288 Standards. Durch numerische Simulationen wird hierzu zunĂ€chst die Zentrumsunsicherheit der Zielmarken mit der daraus folgenden Objektraum-Unsicherheit verknĂŒpft. Der nĂ€chste Schritt ist eine VerknĂŒpfung der EMVA1288-Kennzahlen und der daraus resultierenden Unsicherheit eines Grauwertes mit Algorithmen zur Ellipsendetektion. Abschließend wird ein stochastisches Modell vorgeschlagen und an einer real durchgefĂŒhrten Kamerakalibrierung untersucht.</p>

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 QualitĂ€tsunterschiede der abgeleiteten Maße vor allem auf die mathematische Modellierung des verwendeten Sensors und des Objektivs zurĂŒckzufĂŒhren. Photogrammetrische Kalibrierungen erfolgen meist mittels BĂŒndelblockausgleichung. Diese gestattet es, vielerlei statistische Kennzahlen abzuleiten. Eine tiefer gehende Analyse der berechneten Parameter, Standardabweichungen, Korrelationen und deren Verteilungen kann Aufschluss darĂŒber geben, ob das verwendete Kalibriermodell SchwĂ€chen aufweist. Solche Defizite können sich durch systematische Restfehler im Bild- oder Objektraum Ă€ußern. Da solche Restfehler auch zu Ungenauigkeiten in den daraus abgeleiteten Informationen fĂŒhren können, ist deren mathematischer Nachweis und anschließende Kompensation zur Erzielung höchster Genauigkeiten unausweichlich. Neueste AnsĂ€tze nutzen Korrekturterme, um Residuensystematiken schon wĂ€hrend der BĂŒndelblockausgleichung 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 BĂŒndelblockausgleichung notwendig ist. Dies wird im ersten Schritt anhand von Beispieldaten erlĂ€utert. 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

KNOWLEDGE BASED 3D BUILDING MODEL RECOGNITION USING CONVOLUTIONAL NEURAL NETWORKS FROM LIDAR AND AERIAL IMAGERIES.

2016

Alidoost, F, Arefi, H

International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing & Spatial Information Sciences









3D-Scanning und virtuelle 3D-Modelle zur UnterstĂŒtzung der Untersuchung und virtuellen Rekonstruktionen des Grabmals von Frankfurt am Main - Zeilsheim

2016

A Cramer, G Heinz, C Justus, T Reich

P. Fasold, A. Hampel, M. Scholz, M. Tabaczek, Der römische Bestattungsplatz von Frankfurt am Main - Zeilsheim. Grabbau und GrÀber der provinzialen Oberschicht









3D Survey and Documentation of an Early Iron Age Burial from Otzing, near Deggendorf in Lower Bavaria

2016

T Reich, Robert Schumann

COSCH e-Bulletin 3-2016









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>

Development of a platform recommending 3D and spectral digitisation strategies.

2016

S Wefers, A Karmacharya, F Boochs

Virtual Archaeology Review
<p>Spatial and spectral recording of cultural heritage objects is a complex task including data acquisition, processing and analysis involving different technical disciplines. Additionally, the development of a suitable digitisation strategy satisfying the expectations of the humanities experts needs an interdisciplinary dialogue often suffering from misunderstanding and knowledge gaps on both the technical and humanities sides. Through a concerted discussion, experts from the cultural heritage and technical domains currently develop a so-called COSCH KR (Colour and Space in Cultural Heritage Knowledge Representation) platform that will give recommendations for spatial and spectral recording strategies adapted to the needs of the cultural heritage application. The platform will make use of an ontology through which the relevant parameters of the different domains involved in the recording, processing, analysis, and dissemination of cultural heritage objects are hierarchically structured and related through rule-based dependencies. Background and basis for this ontology is the fact that a deterministic relation exists between (1) the requirements of a cultural heritage application on spatial, spectral, as well as visual digital information of a cultural heritage object which itself has concrete physical characteristics and (2) the technical possibilities of the spectral and spatial recording devices. Through a case study which deals with the deformation analysis of wooden samples of cultural heritage artefacts, this deterministic relationship is illustrated explaining the overall structure and development of the ontology. The aim of the COSCH KR platform is to support cultural heritage experts finding the best suitable recording strategy for their often unique physical cultural heritage object and research question. The platform will support them and will make them aware of the relevant parameters and limitations of the recording strategy with respect to the characteristics of the cultural heritage object, external influences, application, recording devices, and data.</p>

2015

Netzmessungen mit dem Leica Absolute Tracker AT402 zur Bestimmung geodĂ€tischer PrĂŒfstrecken

2015

P. Arent, R. Bretscher, M SchlĂŒter

Allgemeine Vermessungs-Nachrichten (avn)
<p>Zur Bestimmung geodĂ€tischer PrĂŒfstrecken unter Nutzung eines Leica Absolute Trackers AT402 stellen wir Konzept und Ergebnisse vor. Dazu greifen wir die positiven Erfahrungen mit Lasertrackern beim Ringversuch auf der neuen Kalibrierbasis der UniversitĂ€t der Bundeswehr MĂŒnchen zwischen 2009 und 2011 auf.<br />Im Unterschied zum Ringversuch konzentrieren wir uns auf die Bestimmung neuer und bestehender PrĂŒfstrecken im derzeit ĂŒblichen Pfeilerdesign mit einer Pfeilerkopf-Abschlussplatte mit 5/8-Zoll-Gewindezapfen zur Dreifußaufnahme. DafĂŒr schlagen wir eine Netzmessung unter Verwendung einfacher Pfeiler-Aufsatzadapter vor. Abschließend vergleichen wir unsere Ergebnisse, die bei unterschiedlichen meteorologischen<br />Bedingungen auf der Eichstrecke Weinolsheim des Landes Rheinland-Pfalz gewonnen wurden.</p>

Modulare Digitalkameratachymeter

2015

M SchlĂŒter, S. Hauth

n.A.
<p>Das Vorhaben will einen Innovationsschub fĂŒr 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 />mĂ€ĂŸigem Erfolg unternommenen monolithischen LösungsansĂ€tze. 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 fĂŒr den expandierenden Markt von Geoinformationen und den steigenden<br />Bedarf an rĂ€umlichen Geometriedaten zu entwickeln und in der Folge auch eigenstĂ€ndig<br />zu vermarkten.</p>

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

2015

S Wefers, T Reich, Burkhard Tietz, F Boochs

CAA









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>

Semantic based Structuring of 3D technologies for their optimized use in cultural heritage documentation.

2015

A Karmacharya, S Wefers, F Boochs

43rd Conference of Computer Applications and Quantitative Methods in Archaeology, CAA 2015, Siena, Book of Abstracts.
<p>Constant technological progress results in new possibilities to produce reliable and rich spatial data of cultural heritage objects: for instance, museums have started to digitize their collections, more and more archaeological excavations or features and entire CH buildings have been documented in 3D. It is now necessary to establish connections among different CH disciplines and several technical disciplines, and to work on collaborative projects.</p><p>Technicians and CH experts together evaluate the best technique for specific CH object documentation, implementation and use. This discussion arises from the knowledge gaps of each counterpart in respect to the other discipline. Projects such as Agora 3D (see below) clearly demonstrate the need for an evaluation of the different available techniques.</p><p>In order to make optimal use of these technological capabilities, it is important to identify and name the information required to best serve the reasoning processes in these application fields. Correspondingly it is necessary to know about the characteristics of digitization techniques producing the content adapted to the needs of the applications. Due to the considerable complexity of instruments and processes producing the data, it is helpful to have a clear structure which relates the capabilities of the instruments to the requirements of the applications.</p><p>The COST Action TD1201 &ldquo;Colour and Space in Cultural Heritage (COSCH)&rdquo; takes this need into account, aiming to enhance the understanding among these disciplines. We will focus on the already listed, structured and evaluated available 3D technologies. At the same time, experts in spectral and CH research started to list, structure, and evaluate their knowledge. These evaluations yield a structure of technologies, and ultimately the techniques and instruments using their characteristics. The understanding of these characteristics provides insights for their potential applications. The ontology knowledge model accessible through so-called &ldquo;COSCH<sup>KR </sup>App&rdquo; provides a knowledge structure. It benefits from the development of semantic technologies from the Semantic Web framework. Semantics, which provide meanings, are captured through the conceptual structure and are defined through the ontology. The overall aim of this ontology is the development of a software tool to enable a better understanding of data acquisition techniques and their support to optimally realize cultural heritage applications.</p>

Korrektur der Ellipsen-ExzentrizitÀt im Kontext von Kamerakalibrierungen

2015

Waldemar Kisser, Burkhard Tietz, F Boochs, Dietrich PAULUS

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

Relevance of ellipse eccentricity for camera calibration

2015

Waldemar Kisser, Burkhard Tietz, F Boochs, Dietrich PAULUS

Proc. SPIE 9528, Videometrics, Range Imaging, and Applications XIII, 95280D
<p>Plane circular targets are widely used within calibrations of optical sensors through photogrammetric set-ups. Due to this popularity, their advantages and disadvantages are also well studied in the scientific community. One main disadvantage occurs when the projected target is not parallel to the image plane. In this geometric constellation, the target has an elliptic geometry with an offset between its geometric and its projected center. This difference is referred to as ellipse eccentricity and is a systematic error which, if not treated accordingly, has a negative impact on the overall achievable accuracy. The magnitude and direction of eccentricity errors are dependent on various factors. The most important one is the target size. The bigger an ellipse in the image is, the bigger the error will be. Although correction models dealing with eccentricity have been available for decades, it is mostly seen as a planning task in which the aim is to choose the target size small enough so that the resulting eccentricity error remains negligible. Besides the fact that advanced mathematical models are available and that the influence of this error on camera calibration results is still not completely investigated, there are various additional reasons why bigger targets can or should not be avoided. One of them is the growing image resolution as a by-product from advancements in the sensor development. Here, smaller pixels have a lower S/N ratio, necessitating more pixels to assure geometric quality. Another scenario might need bigger targets due to larger scale differences whereas distant targets should still contain enough information in the image. In general, bigger ellipses contain more contour pixels and therefore more information. This supports the target-detection algorithms to perform better even at non-optimal conditions such as data from sensors with a high noise level.</p><p>In contrast to rather simple measuring situations in a stereo or multi-image mode, the impact of ellipse eccentricity on image blocks cannot be modeled in a straight forward fashion. Instead, simulations can help make the impact visible, and to distinguish critical or less critical situations. In particular, this might be of importance for calibrations, as undetected influence on the results will affect further projects where the same camera will be used. This paper therefore aims to point out the influence of ellipse eccentricities on camera calibrations, by using two typical calibration bodies: planar and cube shaped calibration. In the first step, their relevance and influence on the image measurements, object- and camera geometry is shown with numeric examples. Differences and similarities between both calibration bodies are identified and discussed. In the second step, practical relevance of a correction is proven in a real calibration. Finally, a conclusion is drawn followed by recommendations to handle ellipse eccentricity in the practice.</p>

Knowledge guided object detection and identification in 3D point clouds

2015

A Karmacharya, F Boochs, Burkhard Tietz

Videometrics, Range Imaging, and Applications XIII, 952804
<p><span class="Abstract" id="scm6MainContent_rptSections_lblSection_0">Modern instruments like laser scanner and 3D cameras or image based techniques like structure from motion produce huge point clouds as base for further object analysis. This has considerably changed the way of data compilation away from selective manually guided processes towards automatic and computer supported strategies. However it&rsquo;s still a long way to achieve the quality and robustness of manual processes as data sets are mostly very complex. Looking at existing strategies 3D data processing for object detections and reconstruction rely heavily on either data driven or model driven approaches. These approaches come with their limitation on depending highly on the nature of data and inability to handle any deviation. Furthermore, the lack of capabilities to integrate other data or information in between the processing steps further exposes their limitations. This restricts the approaches to be executed with strict predefined strategy and does not allow deviations when and if new unexpected situations arise. We propose a solution that induces intelligence in the processing activities through the usage of semantics. The solution binds the objects along with other related knowledge domains to the numerical processing to facilitate the detection of geometries and then uses experts&rsquo; inference rules to annotate them. The solution was tested within the prototypical application of the research project &ldquo;Wissensbasierte Detektion von Objekten in Punktwolken fĂŒr Anwendungen im Ingenieurbereich (WiDOP)&rdquo;. The flexibility of the solution is demonstrated through two entirely different USE Case scenarios: Deutsche Bahn (German Railway System) for the outdoor scenarios and Fraport (Frankfort Airport) for the indoor scenarios. Apart from the difference in their environments, they provide different conditions, which the solution needs to consider. While locations of the objects in Fraport were previously known, that of DB were not known at the beginning. &copy; (2015) COPYRIGHT Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE). Downloading of the abstract is permitted for personal use only.</span></p>

Die MĂŒhlenkaskade von Ephesos. Technikgeschichtliche Studien zur Versorgung einer spĂ€tantiken bis frĂŒhbyzantinischen Stadt.

2015

S Wefers, A Cramer, G Heinz, R BrĂŒdern, A Waldner, G SĂŒrmelihindi, C Passchier, F Mangartz, K Menchen, T Gluhak

Monographien RGZM









Grabungen 2014 innerhalb der Befestigung auf dem Kapellenberg bei Hofheim am Taunus

2015

T Lang, A Cramer, D Gronenborn, U Recker, S Fiedler, H Thiemeyer

hessenARCHÄOLOGIE









2014

Dissemination Design of a 3D Documented Archaeological Feature in Ephesos.

2014

S Wefers, A Cramer

PDF

COSCH e-Bulletin
<p>The paper presents different forms of documentation of a Late Antique and Early Byzantine water-powered workshop and milling complex in what is commonly known as Terrace House 2 in Ephesos, Turkey. The entire complex was documented by means of 3D laser scanning in 2009 and 2010. Geometrical data were processed and used in the form of a point cloud in the archaeological analysis. Narrow parts, complex structures, and small rooms of the well-preserved feature were surveyed efficiently using a 3D laser scanner. Additionally, panoramic images were captured. They offered the possibility to colour the point cloud, thus helping to identify and understand the feature better in the model. The developed consistent 3D point cloud of the entire feature provided the spatial data for analyses, reconstructions and technical drawings, such as ground plots and sectional views for publications.<br />In order to address specific questions, e.g. to determine the course of the chute, or the size and position of the water-wheels, it was essential to be able to work with complete geometric data. For that purpose the data were exported from original files, using a free software plugin, and made usable in an internet browser. The interface is easy to operate and allows measurement and marking of 3D distances and coordinates of single points, within one scanner position. These can be saved and exchanged. In addition, using this technique a selection of the 3D data will be made available to the general user.</p><p><a href="http://www.cosch.info/publications/bulletin-1-2014">http://www.cosch.info/publications/bulletin-1-2014</a></p>

Characterisation of Spatial Techniques for Optimised Use in Cultural Heritage Documentation.

2014

S Wefers, A Karmacharya, F Boochs, Wiemann, A.-K.

Digital Heritage Progress in Cultural Heritage: Documentation, Preservation, and Protection. 5th International Conference, EuroMed 2014 Limassol, Cyprus, November 3-8, 2014 Proceedings
<p>Constant technological progress results in new possibilities to produce reliable and rich spatial data of cultural heritage objects. In order to make optimal use of these capabilities, it is important to identify and name the information required to best serve the reasoning processes in these application fields. Correspondingly it is necessary to know about the characteristics of digitization techniques producing the content adapted to the needs of the applications. Due to the considerable complexity of instruments and processes producing the data, it is helpful to have a clear structure which relates the capabilities of the instruments to the requirements of the applications. This paper addresses this topic and shows a way of structuring spatial techniques as well as how this structure can be related to applications in the field of cultural heritage.</p>

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>

Towards a knowledge model bridging technologies and applications in cultural heritage documentation

2014

F Boochs, Trémeau, A., Murphy, O., Gerke, M., Lerma, J.L., A Karmacharya, Karaszewski, M.

ISPRS Technical Commission V Symposium
<p>This paper documents the formulation of an international, interdisciplinary study, on a concerted European level, to prepare an innovative, reliable, independent and global knowledge base facilitating the use of today&rsquo;s and future optical measuring techniques for the documentation of&nbsp; cultural heritage. Cultural heritage professionals, color engineers and scientists share similar goals for the documentation, curation, long-term preservation and representation of cultural heritage artifacts. Their focus is on accuracy in the digital capture and remediation of artefacts through a range of temporal, spatial and technical constraints. A shared vocabulary to interrogate these shared concerns will transform mutual understanding and facilitate an agreed movement forward in cultural heritage documentation here proposed in the work of the COST Action Color and Space in Cultural Heritage (COSCH). The goal is a model that captures the shared concerns of professionals for a standards-based solution with an organic Linked Data model. The knowledge representation proposed here invokes a GUI interface for non-expert users of capture technologies, facilitates, and formulates their engagement with key questions for the field.</p>

3D-Messen großer Volumen bzw. großer Bauteile

2014

D Berndt, F Boochs, P KĂŒhmstedt

Leitfaden zur optischen 3D-Messtechnik
<p>Große Bauteile entstehen im Fahrzeugbau (PKWs und LKWs in der Automobilproduktion, Flugzeugrumpfschalen oder<br />Turbinenmodule im Flugzeugbau, Rahmen und Außenhaut an Schienenfahrzeugen), im Schiffbau, im Anlagenbau oder bei der Produktion von Energieerzeugungsanlagen (Windenergieanlagen, Großturbinen, usw.). An sie werden hohe Anforderungen hinsichtlich Maßhaltigkeit und AusfĂŒhrungsqualitĂ€t gestellt. Typische, sich daraus ergebene Messaufgaben sind das PrĂŒfen geometrischer Merkmale in einem großen Messvolumen (z. B. Maß- und Formabweichungen ĂŒber mehrere Meter) sowie das dimensionelle Erfassen einer lokalen Bauteilgeometrie oder das PrĂŒfen eines lokalen Montagezustands in einem global registrierten Bauteilkoordinatensystem.<br />Dazu kommen Sensoren zum Einsatz, die nur in einem lokal begrenzten Messvolumen, typischerweise kleiner 1m, Bild und<br />Geometrieinformationen erfassen können. Da die Abmessungen der Großbauteile mehrere Meter bis mehrere zehn Meter<br />betragen, mĂŒssen die lokal erfassten PrĂŒfmerkmale fĂŒr die sich anschließende Auswertung in ein globales Koordinatensystem, ĂŒblicherweise das Bauteilkoordinatensystem, transformiert werden.<br />&nbsp;</p>

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

2014

F Boochs

n.A.
<p>Results from two sample projects will be presented, showing possibilities to improve quality and precision of data capture and evaluation.</p><p>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.</p><p>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.</p>

Outlook on TLS - based 3D Building Modeling

2014

Julia Ganitseva, K -C Bruhn, Kern, F., Martin Unold

Photogrammetrie, Laserscanning, Optische 3D-Messtechnik
<p>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).</p>

Sustainable Documentation in Archaeology

2014

Florian Ströbele, G Heinz, Lu Zhiyong

PDF

Sustainable Documentation in Archaeology
<p class="bodytext">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.</p><p class="bodytext">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.</p><p class="bodytext">The meeting will deal with technological aspects of documenting the excavation, further archaeological processing, and data archiving.</p>

2013

Building reconstruction using DSM and orthorectified images

2013

Arefi, Hossein, Reinartz, Peter

Remote Sensing









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>

Einrechnung von Laserterminals LCT fĂŒr Europas Spacedatahighway EDRS

2013

M SchlĂŒter

n.A.
<p><strong>Motivation</strong><br />Tesat Spacecom realisiert laserbasierte Systeme fĂŒr die optische Kommunikation zwischen Erdsatelliten, sog. Laser Terminals LCT. Eine besondere technische<br />Herausforderung ist es hierbei, den Laserstrahl vom sendenden Satelliten prĂ€zise auf den empfangenden Satelliten zu richten, der sich in einer Entfernung<br />von mehreren tausend Kilometern befindet und sich mit einer Geschwindigkeit von ca. 25.000 km/h bewegt. FĂŒr das i3mainz ist die Lösung der zugehörigen anspruchsvollen messtechnischen Aufgaben an der Grenze der heute erreichbaren Genauigkeit von großem Interesse, da sich daraus zahlreiche Impulse<br />fĂŒr messtechnische Lösungen auf der Erde ergeben, insbesondere fĂŒr Objekte &bdquo;in Bewegung&ldquo;: ZukĂŒnftige Einsatzfelder könnten durchaus in der automatisierten Baumaschinensteuerung oder in der Schwingungserfassung und Vibrationsanalyse fĂŒr die Instandhaltung von technischen Bauwerken liegen. Mit der Unterzeichnung des Rahmenvertrags ĂŒber die Lieferung von Laserkommunikations-Terminals fĂŒr EDRS zwischen Tesat und der europĂ€ischen Weltraumbehörde ESA gewinnt die kommerzielle Nutzung von Laserterminals deutliche Konturen: Das European Data Relay Satellite System EDRS ist ein System von geostationĂ€ren Kommunikationssatelliten, die eine kontinuierliche DatenĂŒbertragung zwischen Satelliten, unbemannten Flugkörpern (UAVs) und Bodenstationen ermöglicht. Das System soll Vollzeitkommunikation auch mit Satelliten in erdnaher Umlaufbahn erlauben, die derzeit immer nur wĂ€hrend des kurzen Zeitfensters eines direkten Überflugs mit der Bodenstation Daten austauschen können. EDRS wird hochaktuelle Geoinformationen am richtigen Ort und zur richtigen Zeit verfĂŒgbar machen und damit zum Beispiel RettungskrĂ€fte mit Nahe-Echtzeit-Satellitendaten und Informationen der Krisenregion versorgen, in der sie tĂ€tig sind. Die ersten Terminals werden in die beiden niedrig fliegenden LEO-Satelliten Sentinel 1a und Sentinel 2a und den geostationĂ€ren Satelliten Alphasat montiert.<br /><br /><strong>AktivitĂ€ten</strong><br />Aus Sicht des i3mainz gab die neue Konzeption zur hochgenauen Laborkalibrierung von Laserterminals seitens Prof. Dr. Martin SchlĂŒter Anfang 2006 den<br />Startschuss. Noch in 2006 folgte die Kalibrierung des Laserterminals fĂŒr den deutschen Erdbeobachtungssatelliten TerraSAR-X. In 2007 schloss sich die Einrechnung des Laserterminals fĂŒr den amerikanischen Technologiesatelliten NFIRE an. Zwischen diesen beiden Satelliten gelingt bis heute der erfolgreiche Datentransfer zwischen Laserterminals im Orbit um die Erde. In den Jahren 2007 bis 2008 wurde seitens des i3mainz das Kinematische Tracking mit zwei motorisierten Digitalkameratheodoliten auf der Basis von motorisierten PrĂ€zisionstheodoliten Leica TM5100 mittels automatisierter Bildverarbeitung realisiert. Diese neuartigen Messsysteme bewĂ€hrten sich 2009 bei der Einrechnung des Laserterminals MLT. Zukunftsweisend ist die Untersuchung des i3mainz zur Eignung des Lasertrackers Leica AT401 fĂŒr Autokollimationszielungen auf ReferenzwĂŒrfel in 2012, mit freundlicher UnterstĂŒtzung der Hexagon Metrology GmbH. Zur Einrechnung des Laserterminals fĂŒr Alphasat erweisen sich die i3mainz-Digitalkameratheodolite bereits als bewĂ€hrte Arbeitspferde.</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.

PDF

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 VerfĂŒgbarkeit großer unstrukturierter Punktwolken aus Laserscanning und Photogrammetrie entsteht wachsender Bedarf fĂŒr automatisierte Auswerteverfahren. Angesichts der hĂ€ufig hohen KomplexitĂ€t der in den Punktwolken enthaltenen Objekte stoßen rein datengetriebene AnsĂ€tze 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 fĂŒhren 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 DomĂ€nen zugeschnittenen Werkzeugen behandelt. Deren prozedurale VerknĂŒpfung fĂŒhrt dann zu einem neuen Verarbeitungskonzept, das eine nach unserem Kenntnisstand bislang nicht erreichte FlexibilitĂ€t und Vielseitigkeit in der Nutzung unterschiedlichster Semantiken besitzt und auch die Steuerung der Algorithmen integriert. Die iterative Gesamtlösung fußt auf drei SĂ€ulen, nĂ€mlich 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 RĂ€umlichkeiten in einem Flughafen. In beiden FĂ€llen mĂŒssen bestimmte Objektarten aufgefunden und klassifiziert werden.</span></p>

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

2013

Hauth, S., M SchlĂŒter, Thiery, F.

Allgemeine Vermessungs-Nachrichten (avn)
<p>Bis zu 62 500 Zielungen pro Sekunde werden derzeit mit einer USB 3.0 Industriekamera am geodĂ€tischen Tachymeter erreicht. Exemplarisch betrachten wir die Einsatzmöglichkeiten solcher Systeme fĂŒr die Erfassung hochfrequenter Schwingungen, stellen aktuelle Grenzen dar und schlagen einen pragmatischen Weg fĂŒr eine prĂ€zise zeitliche Zuordnung der Beobachtungen mithilfe eines GPS-ZeitempfĂ€ngers vor.</p><p>Neben hochfrequenten Zielungen erlaubt das am Institut fĂŒr raumbezogene Informations- und Messtechnik i3mainz entwickelte Konzept MoDiTa &ndash; Modulare DigitalkameraTachymeter &ndash; ein hochgenaues Monitoring ĂŒber lange ZeitrĂ€ume. 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 ergĂ€nzt.</p>

Vermessungs- und Dokumentationsarbeiten im Bergland der Krim

2013

A Cramer, G Heinz

Die Höhensiedlungen im Bergland der Krim
<p>&nbsp;</p><p>&nbsp;</p><p>&nbsp;</p><p>&nbsp;</p>

Autokollimationszielungen mit dem Leica Absolute Tracker AT401

2013

Hauth, S., M SchlĂŒter

Allgemeine Vermessungs-Nachrichten
<p>Autokollimationszielungen ergĂ€nzen die hochgenaue 3D-Koordinatenmesstechnik und ermöglichen die prĂ€zise Festlegung von Richtungen im Raum auch unter beengten rĂ€umlichen VerhĂ€ltnissen. Exemplarisch untersuchen wir die DurchfĂŒhrung von Autokollimationzielungen mit einem Lasertracker. Um die neuartige Vorgehensweise mit dem Leica Absolute Tracker AT401 dem klassischen Prozedere mit Industrietheodolit und Autokollimationsokular vergleichend gegenĂŒber stellen zu können, vermessen wir einen verspiegelten PrĂŒfkörper dreimal unabhĂ€ngig voneinander mit unterschiedlichen GerĂ€tesystemen.</p>

Intégration de systÚmes d'acquisition de données spatiales et spectrales haute résolution, dans le cadre de la génération d'informations appliquées à la conservation du patrimoine

2013

Simon Chane , Camille

PDF

Université de Bourgogne
<p>Cette thÚse s&#39;intéresse au recalage de données issues de capteurs 3D et multispectraux pour l&#39;étude du patrimoine.Lorsque l&#39;on étudie ce type d&#39;objet, il y a souvent peu de points saillants naturels entre ces jeux de données complémentaires. Par ailleurs, l&#39;utilisation de mires optiques est proscrite.Notre problÚme est donc de recaler des données multimodales sans points caractéristiques.Nous avons développé une méthode de recalage basé sur le suivi des systÚmes d&#39;acquisition en utilisant des techniques issues de la photogrammétrie.Des simulations nous ont permis d&#39;évaluer la précision de la méthode dans trois configurations qui représentent des cas typiques dans l&#39;étude d&#39;objets du patrimoine.Ces simulations ont montré que l&#39;on peut atteindre une précision du suivi de 0.020 mm spatialement et 0.100 mrad angulairement en utilisant quatre caméras 5 Mpx lorsque l&#39;on numérise une zone de 400 mm x 700 mm.La précision finale du recalage repose sur le succÚs d&#39;une série de calibrations optiques et géométriques, ainsi que sur leur stabilité pour la durée du processus d&#39;acquisition.Plusieurs tests ont permis d&#39;évaluer la précision du suivi et du recalage de plusieurs jeux de données indépendants; d&#39;abord seulement 3D, puis 3D et multispecrales.Enfin, nous avons étendu notre méthode d&#39;estimation de la réflectance à partir des données multispectrales lorsque celles-ci sont recalées sur un modÚle 3D.</p><p><br />The concern and interest of this PhD thesis is the registration of featureless 3D and multispectral datasets describing cultural heritage objects.In this context, there are few natural salient features between the complementary datasets, and the use of targets is generally proscribed.We thus develop a technique based on the photogrammetric tracking of the acquisition systems in use.A series of simulations was performed to evaluate the accuracy of our method in three configurations chosen to represent a variety of cultural heritage objects.These simulations show that we can achieve a spatial tracking accuracy of 0.020 mm and an angular accuracy of 0.100 mrad using four 5 Mpx cameras when digitizing an area of 400 mm x 700 mm. The accuracy of the final registration relies on the success of a series of optical and geometrical calibrations and their stability for the duration of the full acquisition process.The accuracy of the tracking and registration was extensively tested in laboratory settings. We first evaluated the potential for multiview 3D registration. Then, the method was used for to project of multispectral images on 3D models.Finally, we used the registered data to improve the reflectance estimation from the multispectral datasets&nbsp;</p>

Autokollimationszielungen mit dem Leica Absolute Tracker AT401

2013

Stefan Hauth, M SchlĂŒter

Allgemeine Vermessungs-Nachrichten
<p>Autokollimationszielungen ergĂ€nzen die hochgenaue 3D-Koordinatenmesstechnik und ermöglichen die prĂ€zise Festlegung von Richtungen im Raum auch unter beengten rĂ€umlichen VerhĂ€ltnissen. Exemplarisch untersuchen wir die DurchfĂŒhrung von Autokollimationzielungen mit einem Lasertracker.</p><p>Um die neuartige Vorgehensweise mit dem Leica Absolute Tracker AT401 dem klassischen Prozedere mit Industrietheodolit und Autokollimationsokular vergleichend gegenĂŒber stellen zu können, vermessen wir einen verspiegelten PrĂŒfkörper dreimal unabhĂ€ngig voneinander mit unterschiedlichen GerĂ€tesystemen.</p>

Autokollimationszielungen mit dem Leica Absolute Tracker AT401

2013

Hauth, S., M SchlĂŒter

Allgemeine Vermessungs-Nachrichten (avn)
<p>Autokollimationszielungen ergĂ€nzen die hochgenaue 3D-Koordinatenmesstechnik und ermöglichen die prĂ€zise Festlegung von Richtungen im Raum auch unter beengten rĂ€umlichen VerhĂ€ltnissen. Exemplarisch untersuchen wir die DurchfĂŒhrung von Autokollimationzielungen mit einem Lasertracker. Um die neuartige Vorgehensweise mit dem Leica Absolute Tracker AT401 dem klassischen Prozedere mit Industrietheodolit und Autokollimationsokular vergleichend gegenĂŒber stellen zu können, vermessen wir einen verspiegelten PrĂŒfkörper dreimal unabhĂ€ngig voneinander mit unterschiedlichen GerĂ€tesystemen.</p>