Titelaufnahme

Titel
Verwendung von Spiegeln zur vollständigen photogrammetrischen Oberflächenrekonstruktion von schwer zugänglichen Objekten / von Andrea Spitzer
VerfasserSpitzer, Andrea
Begutachter / BegutachterinJansa, Josef ; Ressl, Camillo
Erschienen2009
UmfangIV, 62 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2009
Anmerkung
Zsfassung in engl. Sprache
SpracheDeutsch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)Photogrammetrie / Laserscanning / Laser / Scanner / Oberflächenerfassung / Spiegel / Nahbereich / Oberflächenrekonstruktion
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-30560 Persistent Identifier (URN)
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Verwendung von Spiegeln zur vollständigen photogrammetrischen Oberflächenrekonstruktion von schwer zugänglichen Objekten [12.69 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Die vollständige photogrammetrische Oberflächenerfassung von schwer zugänglichen Objektteilen ist das Thema der vorliegenden Arbeit.

Das Hauptaugenmerk liegt dabei bei der Vermessung mit Laserscannern, die nach dem Triangulations- bzw. dem polaren Verfahren arbeiten. Aufgrund von technischen Unzulänglichkeiten (z.B.: Wahrung der Mindestaufnahmedistanz, Ausmaße des Geräts etc.) kann der Bereich, der vom Scanner erfassbar ist, eingeschränkt sein.

Zur Veränderung des erfassbaren Objektbereichs wird in dieser Arbeit die Vermessung via Spiegel vorgestellt und untersucht. Die auf diese Weise erhaltenen Messergebnisse sind spiegelverkehrt und müssen zur Fusion mit den herkömmlich erfassten Daten "entspiegelt" werden. Der in dieser Arbeit beschrittene Lösungsweg sieht eine rechnerische Entspiegelung an einer mathematischen Ebene vor. Dabei ist die Spieglung an einer beliebig im Raum gelagerten Ebene ausreichend. Die eigentlich notwendige anschließende Kongruenztransformation kann entfallen, da diese implizit bei einer etwaigen absoluten Orientierungen der Punktwolken oder bei der Fusion mehrerer Punktwolken (z.B.: mit Hilfe des ICP-Algorithmus) durchgeführt wird.

Da die Form eines realen Spiegels von der einer mathematischen Ebene abweicht, erhaltenen die so "entspiegelten" eine zusätzliche Fehlerkomponente. In der vorliegenden Arbeit wird untersucht, wie groß diese Fehlerkomponente sein kann, wenn ein Vorderflächenspiegel von hoher Qualität bei der Datenerfassung eingesetzt wird.

Die theoretische Untersuchung hat gezeigt, dass die "Entspiegelung" der Daten mit der vorgestellten Methode bei Verwendung eines polaren Laserscanners aufgrund der geringeren Messgenauigkeit dieser Geräte ohne Schwierigkeiten eingesetzt werden kann, wohingegen sie für die Arbeit mit Triangulationslaserscannern nur unter Einhaltung gewisser Voraussetzungen (z.B.: Messung mit geringem Abstand zwischen Spiegel und Objekt) geeignet ist. Die praktischen Tests, die im Zuge dieser Arbeit angestellt wurden, haben gezeigt, dass die Messung via Spiegel ohne erheblichen Mehraufwand und problemlos durchgeführt werden konnten. Die Genauigkeit der dabei erzielten Ergebnisse übertraf teilweise die auf Berechnungen basierenden Erwartungen.

Zusammenfassung (Englisch)

The topic of this paper is the complete photogrammetric survey of surfaces that are not easily accessible. The main focus lies on the survey using laserscanning devices based on the triangulation and the polar method. The scannable area may be restricted due to technical deficiencies (e.g.: limited scan range, dimensions of the laserscanner etc.).

This paper presents and develops a method to modify the area to be captured using a mirror. The results so obtained this way are mirror-inverted. In order to merge them with the conventionally captured data, this reflection has to be "reversed".

The solution proposed in this paper includes a "reversion" of the reflection by means of a mathematical plane. With it the reflection by means of an arbitrary mathematical plane is sufficient. The necessary congruence transformation which usually has to be performed afterwards can be dropped, because this transformation is implicitly done during the calculation of the exterior orientation parameters of the point clouds or during the fusion of several point clouds (for instance by means of the ICP algorithm) and so it is redundant.

Since the mirror in reality always deviates from a virtual mathematical plane, the resulting coordinates are affected by additional errors. In this paper the possible size of these additional errors are investigated if a high quality first surface mirror is used for survey.

Theoretical analyses shows that the method presented for the "reversal" of the reflection can be used for data capture with polar laserscanners without restrictions due to their reduced accuracy of measurement. For triangulation based devices, the method can be used under certain restrictions (e.g.: short distance between mirror and object). The practical tests carried out during the course of this work have shown that the measurement by mirror can be performed without significant additional work and expense. The accuracy of the results obtained through this method partly exceeded the expectations based on the theoretical analyses.