Fünf Tipps für die 3D-Photogrammetrie-Erfassung in extremer Umgebung

Für manche Vermessungsteams ist es üblich, 3D-Photogrammetriedaten in einer extremen Umgebung zu erfassen. Vom Schneeberg bis zur heißen Wüste, vom unterirdischen Erbe bis zu Offshore-Ölplattformen haben unsere Techniker und Partner ihre Civetta, I-detic, eine DJI-Drohne oder eine einfache DSLR-Kamera in diese extremen Umgebungen getragen, um Virtual-Reality-Touren und 3D-Modelle zu erfassen. In einer solchen Situation muss das Aufnahmeteam mit einigen ungewöhnlichen Herausforderungen umgehen und gleichzeitig sicherstellen, dass sie die grundlegenden Anforderungen der Photogrammetrie erfüllen. Jedes Projekt, das unsere Anwender und Partner durchgeführt haben, ist einzigartig, wodurch wir auch das große Potenzial unserer Hardware-Lösungen erkunden konnten. Deshalb ist es an der Zeit für uns, fünf Tipps durchzugehen, die wir schnell aus Erfahrung entwickelt haben.

1. Berücksichtigen Sie die Grenzen Ihres Teams oder Ihrer Hardware

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Es ist unbedingt zu prüfen, ob Ihre 3D-Photogrammetriekamera in einer extremen Umgebung arbeiten kann oder nicht. Beispielsweise wird für die 230-Megapixel-HDR-Panoramakamera Civetta ein Temperaturbereich von -10°C bis 50°C empfohlen, bei einer Luftfeuchtigkeit von 85% oder weniger. Die Benutzer oder das Betriebsteam können sich auch mit dem Hardware-Anbieter in Verbindung setzen, um zu erfragen, ob ihre Hardware unter bestimmten Umständen geeignet ist. In der Regel kann die Batterielebensdauer der Kamera in einer extremen Temperaturumgebung beeinträchtigt werden. Daher empfehlen wir in der Regel die Verwendung eines zusätzlichen Akkus, um den Betrieb ihrer 3D-Photogrammetriekamera zu unterstützen. Um Kunden mit besonderen Anforderungen bestmöglich gerecht zu werden, kann die Civetta während des Ladevorgangs in Echtzeit funktionieren. Weiss AG kann auch Anpassungen vornehmen, wenn Kunden einen größeren internen Akku für ihre Civetta benötigen. Unsere Nutzer berichteten, dass es immer eine Herausforderung ist, einen Ort zu finden, an dem sie ihr Gerät aufladen können, da gerade in ländlichen Gegenden oder an schwer zugänglichen Orten ein großer Bedarf an Digitalisierung besteht. Wenn sich ein Kunde für den Kauf einer 3D-Photogrammetriekamera entschieden hat, sind all diese Details vielleicht nicht eindeutig im technischen Datenblatt oder auf der Website angegeben. Sie können immer nach Fallstudien oder 3D-Photogrammetrieergebnissen suchen, um die tatsächliche Anpassungsfähigkeit zu bestätigen.

Bild reserviert von Taggis.
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Ein wesentlicher Aspekt, der berücksichtigt werden muss, sind die personellen Ressourcen, z. B. wie viele Mitarbeiter an diesem Projekt teilnehmen müssen, ihr Gesundheitszustand und der Umfang der zu erledigenden Arbeit. Obwohl es schwierig ist, Vorhersagen zu treffen und zu planen, wenn man noch nicht allzu viel Erfahrung mit Photogrammetrie-Aufnahmen hat, ist es immer möglich, Anwender um Rat zu fragen, die die gleiche Hardware verwenden. Es ist wichtig zu bedenken, dass die von Ihnen gewählte 3D-Photogrammetriekamera einen entscheidenden Einfluss auf Ihre Arbeitszeit und Arbeitsqualität haben kann. Mit anderen Worten bedeutet dies aber auch, dass Sie den Arbeitsaufwand für Ihr Projekt immer noch anhand der Funktionsfähigkeit Ihrer Kamera berechnen können. Daher müssen Sie die Mindestgenauigkeit kennen, die Sie für Ihr Projekt erreichen möchten, da sie bestimmt, wie genau Sie sich an jedem Foto ausrichten. Eine allgemeine Theorie der Photogrammetrie besagt, dass das Modell umso genauer sein kann, je mehr gültige Fotos als Eingabe verwendet werden (dennoch hat jede Kamera ihre Grenzen, daher ist die Auswahl einer guten Kamera wichtig). Zum Beispiel kann die Civetta automatisch ein HDR-Panoramabild (360*180°) innerhalb von 40 Sekunden aufnehmen, und Sie können die Zeit für das Aufstellen der Kamera oder das Bewegen zwischen den einzelnen Punkten berechnen. So können Sie herausfinden, wie viel Zeit Sie oder Ihr Team für die Fertigstellung des gesamten Projekts benötigen würden.

Ein weiterer zentraler Punkt für die Personalarbeit ist die Frage, wie herausfordernd das Umfeld ist und wie es sich negativ auf die eigene Leistung auswirken kann. Zum Beispiel haben viele unserer Benutzer die Erfahrung gemacht, in der Wüste zu wandern (oder zu klettern) und dabei die Civetta, das Stativ, den Computer und viele andere Ausrüstungsgegenstände zu tragen. Es ist üblich, dass sie lange Stunden in der Wüste arbeiten, ohne Zugang zum Internet, einem Laden oder einer Ladestation. Die natürliche Umgebung und die physischen Einschränkungen können der Hauptfaktor sein, der sich auf die tatsächliche Aufnahmezeit auswirkt, und manche berücksichtigen diese bei der Planung der Aufnahmezeit vielleicht nicht. Einer unserer Kunden hat die Civetta einmal verwendet, um ein unterirdisches Erbe in einem nassen und dunklen Zustand zu erfassen. Um die durch die Nässe verursachte reflektierende Oberfläche zu vermeiden, wählte er sorgfältig einen bestimmten Zeitrahmen für den Betrieb.

Eine gute Kombination aus Hardware und Personal zu finden, ist von großer Bedeutung, um in einer extremen Umgebung erfolgreich arbeiten zu können, nicht nur aus Gründen der Effizienz, sondern auch aus Sicherheitsüberlegungen.

2. Vermeiden Sie die vermeidbaren Probleme in der Photogrammetrie

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Die Photogrammetrietechnik hat ihre Stärken und Grenzen. Zum Beispiel kann es genaue (echte Vektor-) Farbpunktwolken mit Oberflächen- und Texturinformationen erfassen, was mit einem Laserscanner niemals erreicht werden kann. Allerdings muss man sich auch bewusst sein, dass die Photogrammetrie-Methode Schwierigkeiten bei der Verarbeitung von Bildern eines Objekts mit rein schwarzen oder weißen, reflektierenden oder transparenten Oberflächen hat. Es könnte auch große Herausforderungen für diejenigen mit sich bringen, die 3D-Modelle auf einem Schneeberg erfassen wollen (dennoch hat unser technisches Team dies bereits in einem Tempel-Digitalisierungsprojekt erreicht!) Daher müssen Sie möglicherweise Wege finden, um einige dieser Einschränkungen in der Photogrammetrie zu überwinden, wie z. B. die Verwendung eines Sprays (in vielen Situationen nicht anwendbar), Aufklebers, Kalibrierungsanhängers oder irgendeines Etiketts, das dem Computeralgorithmus hilft, das Objekt zu erkennen.

Angesichts der von Ihnen beobachteten Umgebung könnten Sie einige unterstützende Hilfsmittel verwenden, um eine bessere Aufnahmeerfahrung und -qualität zu ermöglichen. Zum Beispiel könnten Sie eine zusätzliche Beleuchtung für den Untergrund verwenden. In einem solchen Fall muss man vielleicht seine 3D-Fotogrammetrie-Erfassungsprozeduren noch einmal überarbeiten, um Fehler zu vermeiden - das Licht darf nicht verschoben werden, sonst kann das 3D-Modell nie gebildet werden. Man könnte auch den Einsatz anderer Hilfsmittel in Erwägung ziehen, z. B. eines Stativs oder sogar eines Roboters.

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3. Verhindern Sie Datenverlust und decken Sie alle Stellen ab

Es wäre ein Alptraum, wenn man herausfindet, dass seine Daten aufgrund menschlicher Fehler alle weg sind. Richten Sie ein unkompliziertes Verfahren ein und stellen Sie sicher, dass Sie alle Daten nach einer bestimmten Zeit schnell auf ein anderes Gerät oder eine Festplatte übertragen können. Die Benutzer können ihre Civetta einfach an ihren Laptop mit einem mitgelieferten USB 3.0 anschließen und alle aufgenommenen Bilder innerhalb weniger Minuten übertragen. Das Aufnahmeteam kann sich auch dafür entscheiden, die Rohbilder in eine Cloud hochzuladen, z. B. in das Visual Asset Management System VAM2. Damit kann das Datenverarbeitungsteam gleichzeitig mit der Erfassungsgruppe mit der Arbeit an den Daten beginnen. So kann eine verarbeitete farbige 3D-Punktwolke oder ein Netz hochgeladen und von Kunden oder Dritten direkt in einem Webbrowser betrachtet werden.

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Es ist üblich, dass Sie nur eine Chance haben, Daten für Ihr Projekt in diesen extremen Umgebungen zu erfassen, da diese schwer zu erreichen sind, zusätzliche Genehmigungen erfordern, kostspielig sind oder einfach nicht ohne die Erlaubnis des Kunden oder der Institution zugänglich sind. Daher ist es immer wichtig, vor der Planung einen kurzen Rundgang durch die Umgebung zu machen und die Szene oder das Gebäude für die Aufnahme zu verstehen. Wenn Sie keine Erlaubnis haben, die betreffende Region zu betreten, können Sie die Mitarbeiter oder die Abteilung vor Ort bitten, Ihnen einige Fotos, Karten oder CAD-Daten zu schicken, die Sie als Referenz für die Planung verwenden können. Versuchen Sie bei der Auswahl des Aufnahmestandorts eine stabile Position zu wählen, um Verwacklungen zu vermeiden, die Fehler in den aufgenommenen Daten verursachen können.

Obwohl die Photogrammetrie es Ihnen ermöglicht, den fehlenden Teil für die Verarbeitung neu zu erfassen, ist der beste Weg, dies zu vermeiden, eine sorgfältige Planung und Auswahl aller Erfassungspunkte vor dem Erfassungsprozess. Wir empfehlen unseren Anwendern zum Beispiel, jeden Civetta-Aufnahmespot 5-10 Meter voneinander entfernt aufzustellen und dabei darauf zu achten, dass der neue Spot den alten Aufnahmespot mit menschlichen Augen sehen kann. Mit dieser Regel wird es viel einfacher, den Plan einzurichten und fehlende Daten zu vermeiden, auch für diejenigen, die keine Erfahrung in der Photogrammetrie haben.

Schließlich ist die Organisation Ihrer erfassten Daten ein kritischer Aspekt, den es zu berücksichtigen gilt, insbesondere bei einem groß angelegten Projekt. Das Sortieren, Gruppieren und Beschriften Ihrer Daten und anderer Assets kann sich direkt auf die Qualität der digitalen Zwillinge auswirken.

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4. Berücksichtigen Sie eine Kombination von Methoden

In einigen Fällen müssen Sie möglicherweise eine Kombination von Methoden in Betracht ziehen, um Daten für die 3D-Rekonstruktion zu erfassen. Eine Civetta selbst erzeugt normalerweise ein sehr hochwertiges 3D-Ergebnis. Wenn Sie jedoch eine größere Genauigkeit für einen bestimmten Bereich oder ein bestimmtes Objekt wünschen, sollten Sie die Civetta mit I-Detic, DSLR, Lidar, Laser oder anderen Geräten verwenden. Die Drohne ist ebenfalls eine gute Option, da sie dem 3D-Rekonstruktionsalgorithmus hilft, die Beziehungen der einzelnen Panoramabilder besser zu erkennen. In der Regel braucht man Leute (oder ein Team) aus verschiedenen Fachbereichen, um diese Geräte zu bedienen. Gute Kommunikation und ein klarer Plan sind immer der Kern für ein multidisziplinäres Team.

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Angenommen, man möchte alle verschiedenen Datenquellen, die man für die Szene gesammelt hat, besser verwalten. In diesem Fall könnte man die Verwendung des Visual Asset Management VAM2-Systems in Betracht ziehen, um die erfassten Daten zu speichern und das Nachbearbeitungsergebnis zu präsentieren. Beachten Sie, dass VAM2 es Ihnen ermöglicht, alle Arten von Assets über einen einzigen Web-Browser zu präsentieren und zu verwalten. Sie können auch dann von VAM2 profitieren, wenn Sie keinen Zugang zum Internet haben. Speziell für Anwender, die keinen Internetzugang haben oder hohe Sicherheitsanforderungen stellen, bietet VAM2 eine Stand-Alone-Version.

5. Klare Kommunikation mit den lokalen Mitarbeitern oder der verantwortlichen Person

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Die Mitarbeiter vor Ort sind in der Regel die einzige Unterstützung, die man bei der Datenerfassung in einer extremen Umgebung bekommen kann. Sie sind erfahren, mit der Umgebung vertraut und wissen, was zu tun ist, um Ihnen die Arbeit zu erleichtern. Es ist wichtig, jemanden im Team zu haben, der klar erklärt, was man während des gesamten Erfassungsprozesses zu tun hat, wie lange es dauern wird und was man vermeiden möchte. Niemand möchte in einer extremen Umgebung irgendwelche Überraschungen erleben, das gilt auch für die Mitarbeiter vor Ort. Unter Umständen muss man sogar dafür sorgen, dass die Mitarbeiter eine Sicherheitseinweisung erhalten.

Lassen Sie uns Ihre Gedanken zu diesem Thema wissen. Was sind Ihre Tipps für die 3D-Photogrammetrie-Datenerfassung in einer extremen Umgebung?

Autor: Christiane Zhao

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