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Gießener Informatiker entwickelt neues 3D-Rekonstruktionssystem

26.10.2007
Archäologen sind darauf angewiesen, unterschiedliche Zustände ihrer Grabungsstätten festzuhalten. Für die Verkehrspolizei ist es wichtig, Unfallorte so zu vermessen, dass die Daten später durch Gutachter verwertet werden können.

Die exakte Dokumentation und spätere Rekonstruktion von dreidimensionalen Objekten sind auf vielen Gebieten nützlich. Hierzu werden photogrammetrische Messmethoden und Auswertungsverfahren eingesetzt. Präzise Ergebnisse sind bisher nur mit teurer Spezialhardware zur Bildaufnahme möglich.

Michael Kreutzer, Wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Fachhochschule Gießen-Friedberg, hat in seiner Masterarbeit nun ein zuverlässiges photogrammetrisches 3D-Rekonstruktionssystem entwickelt, das als Aufnahmegerät lediglich eine herkömmliche Digitalkamera braucht, wie sie heute überall verfügbar ist.

Basis des Verfahrens sind codierte optische Signalmarken, die der Informatiker Thomas Drescher in seiner Diplomarbeit an der FH Gießen-Friedberg entwickelt hat. Mit ihnen werden die zu vermessenden Objekte versehen. Ihre Positionen auf digitalen Fotos können durch Methoden der Bildverarbeitung und Mustererkennung exakt bestimmt werden. Sie ersetzen das mühsame und ungenaue Markieren von Messpunkten.

Für die Rekonstruktion müssen zunächst digitale Fotos aus beliebigen unterschiedlichen Blickwinkeln angefertigt werden. Ein bestimmter Kameratyp ist hierfür nicht erforderlich, da die Kameras mit der Rekonstruktionssoftware kalibriert werden.

Kernstück von Kreutzers Masterarbeit ist eine photogrammetrische Software, die die unterschiedlichen Signalmarken auf den Fotos identifiziert und ohne Eingriff des Benutzers räumliche Positionen und Orientierungen aller Marken und die Aufnahmepositionen der Kamera liefert. Das Ergebnis der Rekonstruktion wird als 3D-Animation dargestellt und archiviert.

Den Prototyp des Systems hat Kreutzer für die Heidelberger Firma Rinn-Tech auf einen speziellen Anwendungsfall hin optimiert - die dreidimensionale Lagebestimmung von Sensoren, die zur schalltomografischen Untersuchung von Bäumen eingesetzt werden.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden hat das Verfahren des Gießener Informatikers den Vorteil, dass es problemlos von Laien zu bedienen ist und weniger Arbeit erfordert als die Kartografie, die zum Beispiel in der Archäologie mit nummerierten Fähnchen arbeitet, deren Standorte noch am Objekt selbst vermessen werden müssen. Die codierten Signalmarken garantieren zudem eine größere Genauigkeit. Selbst die Anbindung des photogrammetrischen Vermessungssystems an ein globales Positionierungssystem (GPS) zur Ermittlung der geografischen Lage eines Objekts ist möglich.

"Beliebig viele Anwendungen" seien für sein Verfahren, das als Patent eingereicht ist, denkbar. Neben der Archäologie und der Rekonstruktion von Unfällen nennt Michael Kreutzer als Beispiele die Vermessung von Gebäuden und Grundstücken oder die dreidimensionale Dokumentation von Tatorten in der Kriminalistik. Ein erster Lizenzvertrag ist bereits mit Rinn-Tech abgeschlossen. Das Unternehmen wird Kreutzers photogrammetrisches System in seine Baumtomografie-Software integrieren.

Michael Kreutzer ist der erste Absolvent, der sein Studium am Fachbereich Mathematik, Naturwissenschaften und Informatik als Master in Computer Science abgeschlossen hat. Seine Betreuer, die Professoren Dr. Klaus Rinn und Dr. Klaus Wüst, haben seine Arbeit mit der Note sehr gut bewertet.

Erhard Jakobs | idw
Weitere Informationen:
http://www.fh-giessen.de/

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