<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>

<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^KRApp&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>

<p>Ein Messsystem, bestehend aus einem 3D-Sensor (z.B. TOF) und einem höher auflösenden 2D-Sensor (RGB- oder Monochromkamera) kombiniert die Echtzeiterfassung von 3D-Geometrien mit der hohen Informationsdichte der Oberflächentextur. Dabei stehen beide Sensoren in einer festen relativen Beziehung zueinander, die sich über Standardmethoden der Photogrammetrie bestimmen lässt. Sie bildet die Grundlage für die rechnerische Übertragung von 2D-Tracking und Merkmalsextraktion auf die 3D-Geometrie. Ziel ist, in Echtzeit, bei sequenzieller 3D-Aufnahme, ein homogenes und rauschreduziertes dreidimensionales Gesamtmodell zu generieren.</p><p>Hohes Rauschen, nicht modellierte Systematiken und frequente Messausfälle verhindern das Funktionieren etablierter Registrierverfahren. Diese, nur auf 3D-Daten basierende Verfahren, berechnen eine Grobregistrierung über homologe 3D-Merkmalspunkte und eine Feinregistrierung über ICP. Im Rahmen der hier vorgestellten Lösung wurden Maßnahmen zur Rauschkompensation und Steigerung der Robustheit konzipiert und entwickelt. Die Registrierung wird aus 2D-Korrespondenzen geschätzt. Dazu werden über Merkmalsoperatoren bestimmte homologe Bildpunkte durch die relative Orientierung mit repräsentativen 3D-Punkten in Verbindung gebracht. Aus den repräsentativen 3D-Punkten wird eine räumliche Transformation geschätzt. Da mit einer Vielzahl von korrespondierenden Punkten geschätzt wird, sind Rauschen und Punktausfälle weniger problematisch. Die Gesamtregistrierung wird zur Steigerung der Robustheit und Genauigkeit über korrespondierende Ebenen vorgenommen. Dazu werden Ebenen im 3D mit einem eigens entwickelten Segmentierungsalgorithmus ermittelt und die Korrespondenz über Ebenen- und Punkthaufenähnlichkeit hergestellt. Die Ebenenregistrierung ist ein flächenbasierter Ansatz, dessen Zuverlässigkeit grundsätzlich gegenüber punktbasierten Ansätzen nicht von Punktvarianz beeinträchtigt wird.</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>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>

<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>

<p>Die aktuellen Entwicklungen bei den modernen Tachymetern zeigen verstärkt in die Richtung einer Kombination von digitalen Bildsensoren mit Robottachymetern. So bieten verschiedene Gerätehersteller polare Messsysteme mit fest integrierten Digitalkameras an. Ergänzend zu dieser Entwicklungsschiene forscht das i3mainz an einem modularen Konzept.</p><p>Das modulare Konzept für Digitalkameratachymeter ist unabhängig von den Herstellern und ermöglicht eine Kombination verschiedener Hardware, Software und Algorithmen und ist deshalb unabhängig von individuellen Entwicklungszyklen. Es sollen hier erste Ergebnisse der aktuellen Entwicklung im Bereich der Hardware (Kamera, Optik und Halterung) gezeigt werden.</p><p>Modulare und integrierte Systeme haben individuelle Stärken und Schwächen. Deshalb erwarten wir, dass beide Ansätze in unterschiedlichen Einsatzgebieten genutzt werden. Unser Ziel ist ein besseres Verständnis für die Systeme und ihren Anwendungen. Es werden erste Ergebnisse von Anwendungen und das Potenzial in anderen Einsatzbereichen gezeigt.</p>

<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>

<p>As it is widely known documentation is an important issue within the tasks of conservation, preservation and restoration of Cultural Heritage objects. In this context high-tech measuring methods which, at the same time, are located in the low-cost price segment, are of special interest. In this paper a special solution is presented, which preserves the potential of state-of-the-art photogrammetry and is simple enough to be used by non-technical experts on their own. The design of the system enables, e.g., scientists of the humanities to benefit from modern 3D measuring methods in their daily work without needing permanent support by technical professionals. The system consists of off-the-shelf digital cameras which actually have reached a high level of resolution, of image quality and of functionality, all at a reasonable price. Ease of use for measuring purposes is guaranteed by mounting one or two cameras on a specially developed space bar. The corresponding evaluation software allows for stereo-viewing on standard PC hardware, for various methods of stereophotogrammetric model referencing, for object digitizing as vector features, for data export as CAD data, for production of orthophotos and of true-scale object representations of curved surfaces. Two projects are reported for illustration of the system&rsquo;s application. The first project deals with the documentation of 500 caves in the Ukrainian area of Crimea, the second one gives an example for the application in the field of preservation of historical monuments in Germany. In both projects the stereophotogrammetric system was used as an integrated part within the full spectrum of modern metrology methods, comprising laser scanning, tacheometry, GPS and more.</p>

<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>

This paper presents a practical projector-camera based 3D object modelling system developed in our laboratories. The hardware consists of a computer, a video projector and at least two digital cameras. The 3D modelling of a real object is realized automatically by applying an adaptive spot projection technique. For each spot in the first image, an algorithm is applied to find its correspondence in the second one, thus a cloud of 3D points is finally generated by triangulation, which is necessary for the calculation of the geometry of the object. In the case that the surface of the object is irregular, an iterative optimization process is lanced to improve the 3D reconstruction speed and the precision of the reconstructed model.