Objektvermessung auf der Basis von projizierten Punktwolken und Photogrammetrie Cloudpro
CloudPro ist ein Messverfahren, das mit Hilfe kalibrierter Kameras und einer lasergestützten Projektion die Ermittlung von 3-D-Punktwolken der Oberfläche eines Objekts vornimmt. Mittels diffraktiver optischer Elemente wird ein im Prinzip beliebig definierbares Muster auf das Objekt aufgebracht und aus unterschiedlichen Perspektiven beobachtet und ausgewertet.
CloudPro Schema
Quelle: I3mainz
Das Verfahren dient der räumlichen Bestimmung von Punkten, die per Projektion auf die Oberfläche eines Objektes aufgebracht sind und dessen geometrischen Aufbau beschreiben. Der gewählte Ansatz zeichnet sich durch
- Flexibilität
- angepasste Genauigkeit
- Portabilität
- geringe Grundkosten
aus.
Das Vorgehen sieht eine Aufnahme- und eine Auswertephase vor. In der Aufnahmephase wird mit Hilfe geeigneter Projektionstechniken das Objekt signalisiert und mit einfachen kalibrierten Digitalkameras optisch erfasst.
Die Aufnahmen erfolgen aus frei wählbaren Perspektiven auf das Objekt. Gegebenenfalls kann das Objekt auch mit zwei, auf einer Basis fest verbundenen Kameras in einer Stereoanordnung erfasst werden. Dies vereinfacht das weitere Prozedere, weil die Orientierungsberechnung entfallen kann. Allerdings reduziert sich die Genauigkeit damit auf das mit dieser Zweibildfassung erreichbare Maß.
Für die Projektion empfiehlt sich der Einsatz von diffraktiven optischen Elementen in Kombination mit einer Laserdiode. Andere Verfahren (Videoprojektion) sind denkbar, erreichen aber wegen schwächerer Kontraste und Schärfe eine geringere Genauigkeit.
Mit Laserprojektion verbinden sich mehrere Vorteile:
- energiereiche Strahlung
- in allen Umgebungen einsetzbar
- nahezu unabhängig von der Beschaffenheit des Untergrunds
- besitzt hohe Schärfentiefe
- die Projektion ist auch über längere Zeiträume geometrisch stabil
- die Einrichtung ist portabel
In der Auswertephase werden die Bilder mit Methoden der Bilderkennung verarbeitet, um
- Position und Raumlage der aufgenommenen Messbilder zu ermitteln (Bildorientierung)
- die Musterpunkte in den Messbildern zu detektieren
- die Korrespondenz der Musterpunkte zu bestimmen und daraus die 3-D-Koordinaten zu errechnen
Grundlage für eine automatische Bildorientierung sind spezielle Orientierungsobjekte, die im Objektraum ausgelegt und detektiert werden.
Die Detektion der Musterpunkte geschieht mit Hilfe von Operatoren, die angepasst an die gewählte Projektion (Farbe, Intensität, Mustertyp) die einzelnen Bilder auf entsprechende Merkmale untersuchen.
Die Bestimmung der Korrespondenz liefert die Beziehung der Einzelpunkte in den Abbildungen und wird im Wesentlichen über Geometriebedingungen ermittelt.
Die Vorteile des Verfahrens sind im einfachen Aufbau, der universellen Anwendbarkeit und der trotzdem als hoch einzustufenden Genauigkeitsleistung zu sehen. Auch auf der Kostenseite bietet das Verfahren gute Voraussetzungen, da im Prinzip mit herkömmlichen Digitalkameras gearbeitet werden kann, sofern deren innere Geometrie vorab bestimmt wurde.
Das System wird im Rahmen der Sonderschau "Berührungslose Messtechnik" anlässlich der Control 2005 in Sinsheim, 26. bis 29. April, in Halle 7, Stand 7128, vorgestellt. Die Sonderschau will einen Beitrag zur Verbreiterung der Akzeptanz berührungsloser Messtechnik leisten, indem an einigen ausgewählten Exponaten die Konstruktionsprinzipien, Eigenheiten und Grenzen der neuen Messmöglichkeiten demonstriert werden. Die Sonderschau findet mit Unterstützung der P. E. Schall GmbH, den Mitgliedern des Control-Messebeirats und der Fraunhofer-Allianz Vision statt.
Fachliche Anfragen:
i3mainz, Institut für Raumbezogene Informations- und Messtechnik
Fachhochschule Mainz
Prof. Dr. Frank Boochs
Telefon: 0 61 31/28 59-666
E-Mail: i3mainz@fh-mainz.de
Presse-Anfragen:
Fraunhofer-Allianz Vision
Regina Fischer, M.A.
Telefon 0 91 31/7 76-5 30
E-Mail: vision@fraunhofer.de
Die Fraunhofer-Allianz Vision ist ein Zusammenschluss von Fraunhofer-Instituten zu den Themen Bildverarbeitung, optische Inspektion und 3-D-Messtechnik, Röntgenmesstechnik und zerstörungsfreie Prüfung.
- http://www.vision.fraunhofer.de/de/4/projekte/237.html
- http://www.vision.fraunhofer.de/de/5/presse/75.html - Text-Download für Presse
