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

<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>

<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>

<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>

<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>

<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>

<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 für 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>

<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>

<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 Ausführungsqualität gestellt. Typische, sich daraus ergebene Messaufgaben sind das Prüfen geometrischer Merkmale in einem großen Messvolumen (z. B. Maß- und Formabweichungen über mehrere Meter) sowie das dimensionelle Erfassen einer lokalen Bauteilgeometrie oder das Prüfen 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, müssen die lokal erfassten Prüfmerkmale für die sich anschließende Auswertung in ein globales Koordinatensystem, üblicherweise das Bauteilkoordinatensystem, transformiert werden.<br />&nbsp;</p>

<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>

<p>Autokollimationszielungen ergänzen die hochgenaue 3D-Koordinatenmesstechnik und ermöglichen die präzise Festlegung von Richtungen im Raum auch unter beengten räumlichen Verhältnissen. Exemplarisch untersuchen wir die Durchführung von Autokollimationzielungen mit einem Lasertracker. Um die neuartige Vorgehensweise mit dem Leica Absolute Tracker AT401 dem klassischen Prozedere mit Industrietheodolit und Autokollimationsokular vergleichend gegenüber stellen zu können, vermessen wir einen verspiegelten Prüfkörper dreimal unabhängig voneinander mit unterschiedlichen Gerätesystemen.</p>

<p><strong>Motivation</strong><br />Tesat Spacecom realisiert laserbasierte Systeme für die optische Kommunikation zwischen Erdsatelliten, sog. Laser Terminals LCT. Eine besondere technische<br />Herausforderung ist es hierbei, den Laserstrahl vom sendenden Satelliten präzise 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. Für 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 />für messtechnische Lösungen auf der Erde ergeben, insbesondere für Objekte &bdquo;in Bewegung&ldquo;: Zukünftige Einsatzfelder könnten durchaus in der automatisierten Baumaschinensteuerung oder in der Schwingungserfassung und Vibrationsanalyse für die Instandhaltung von technischen Bauwerken liegen. Mit der Unterzeichnung des Rahmenvertrags über die Lieferung von Laserkommunikations-Terminals für EDRS zwischen Tesat und der europäischen Weltraumbehörde ESA gewinnt die kommerzielle Nutzung von Laserterminals deutliche Konturen: Das European Data Relay Satellite System EDRS ist ein System von geostationären Kommunikationssatelliten, die eine kontinuierliche Datenübertragung zwischen Satelliten, unbemannten Flugkörpern (UAVs) und Bodenstationen ermöglicht. Das System soll Vollzeitkommunikation auch mit Satelliten in erdnaher Umlaufbahn erlauben, die derzeit immer nur während des kurzen Zeitfensters eines direkten Überflugs mit der Bodenstation Daten austauschen können. EDRS wird hochaktuelle Geoinformationen am richtigen Ort und zur richtigen Zeit verfügbar machen und damit zum Beispiel Rettungskräfte mit Nahe-Echtzeit-Satellitendaten und Informationen der Krisenregion versorgen, in der sie tätig sind. Die ersten Terminals werden in die beiden niedrig fliegenden LEO-Satelliten Sentinel 1a und Sentinel 2a und den geostationären Satelliten Alphasat montiert.<br /><br /><strong>Aktivitäten</strong><br />Aus Sicht des i3mainz gab die neue Konzeption zur hochgenauen Laborkalibrierung von Laserterminals seitens Prof. Dr. Martin Schlüter Anfang 2006 den<br />Startschuss. Noch in 2006 folgte die Kalibrierung des Laserterminals für den deutschen Erdbeobachtungssatelliten TerraSAR-X. In 2007 schloss sich die Einrechnung des Laserterminals für 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 Präzisionstheodoliten Leica TM5100 mittels automatisierter Bildverarbeitung realisiert. Diese neuartigen Messsysteme bewährten sich 2009 bei der Einrechnung des Laserterminals MLT. Zukunftsweisend ist die Untersuchung des i3mainz zur Eignung des Lasertrackers Leica AT401 für Autokollimationszielungen auf Referenzwürfel in 2012, mit freundlicher Unterstützung der Hexagon Metrology GmbH. Zur Einrechnung des Laserterminals für Alphasat erweisen sich die i3mainz-Digitalkameratheodolite bereits als bewährte Arbeitspferde.</p>

<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>

<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 schaffen. 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 Restklaffungen 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 schafft zugleich gute Voraussetzungen für eine Verknüpfung mit den Bilddaten, die<br />unabhängig von der Position des Scannerstandpunktes aufgenommen werden können.</p>