ModoS - Das schnelle Generieren von realistischen 3 D-CAD-Umweltmodellen



Texturiertes 3D-Innenraummodell aus dem Schloss Neuschwanstein.
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Kombination von mehreren, aus farbigen Laserscanns generierten, Orthofotos.
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Z+F Imager 5003 (Laserradar)
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Texturiertes 3D-Modell einer Indianerbüste, aufgenommen mit dem weiterentwickelten 3D-Modellierer. (Bild: DLR)
Mit dem Projekt ModoS (Multisensorielle Modellierung mittels referenzierter optischer Sensoren) wird ein universell einsetzbares und anwenderfreundliches System zur schnellen Generierung von fotorealistischen 3-D-CAD Umweltmodellen realisiert.

Ziel ist die Fusion von Laserscanner- und Bilddaten. Dazu werden ein Industriescanner, eine DLR-Kamera und eine Lage- / Positionsmesssensorik in einem Gesamtsystem intelligent miteinander verknüpft. In dieser multisensoriellen Kombination gibt es kein vergleichbares modulares System am Markt, das einen so breiten Genauigkeits- und Messbereich erreichen wird und sowohl zur Dokumentation von Textur- als auch von Geometrieinformationen von Räumen und Gegenständen genutzt werden kann.

Das Scannen von 3D-Umgebungen für Mess- und Dokumentationszwecke ist bislang noch zeit- und kostenintensiv, da Bilddaten gesondert erfasst und mit den gescannten Modelldaten aufwendig kombiniert werden müssen.

Sowohl Laserscanndaten als auch hochaufgelöste Bilddaten werden mit dem neuen System synchron erfasst und anschließend automatisch zu einem 3-D CAD-Modell generiert, das beispielsweise in Simulatoren, für Multimediashows und zur digitalen Archivierung (z.B. historischen Bauwerken) genutzt werden kann.

Für die Vermessung größerer Objekte (z. B. von Gebäuden, Denkmälern) werden eine hochauflösende, optische CCD-Zeilenkamera, ein 3-D-Laserscanner und ein Positions- und Lagemesssystem (Trackingssytem) miteinander kombiniert.

1. Hochauflösende optische Kamera erfasst Bildinformationen

Ein multifunktionaler Kamerakopf (MFC), der auch als Stereopanoramakamera oder als 3-D-Luftbildscanner dient, ermittelt Bild- und 3-D-Daten von Objekten.

2. Positions- und Lagemesssystem erfasst Laser- und Kameradaten

Für die genaue Erfassung der Positionsdaten des Messsystems können mit beliebiger Bewegung (z.B. Kamerafahrt), die Bild- und Geometriedaten der Objekte ermittelt werden.

3. Multisensorieller 3-D-Laserscanner

Für die berührungslose und präzise 3D-Erfassung eines Objektes oder Raumes wird der Z + F IMAGER 5003 eingesetzt, der eine flächendeckende dreidimensionale Vermessung vornimmt, deren Ergebnis visuell in hochpräzisen, dreidimensional CAD-Modellen abbildbar ist.

4. Software zur Modellgenerierung

Die von den Sensoren generierten räumlichen „Punktwolken“ werden durch eine eigens entwickelte Software zu einem Polygonnetz verknüpft und die Flächen mit Farbinformationen aus den Kamerabildern versehen.
Messegenauigkeit ist abhängig von der Anwendung

Je nach Anwendung werden unterschiedliche Messgenauigkeiten vom Mikro-/mm-Bereich (<1mm; detaillierte Strukturen, z.B. Skulpturen, Ornamente) bis hin zum Makro-/cm-Bereich (>10mm; großflächigen Digitalisierung, z.B. von Böden und Wänden) vorausgesetzt und macht ein skalierbares Konzept mit unterschiedlichen Sensoren notwendig.

Für die Zukunft ergeben sich zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten für die 3-D-Dokumentation von Innenräumen, von Fabrikanlagen und Denkmälern, von Außenanlagen und Fassaden. Auch der Einsatz auf autonomen Spezialfahrzeugen und mobilen Robotern wird möglich. Für diesen Fall muss lediglich die Positionsbestimmungssysteme für den Outdoor-Einsatz ergänzt werden, beispielsweise durch differentielles GPS oder Trägheitsnavigation.

Anwendungsbeispiele

Restaurierung & Archivierung, Digitale Geländemodelle, Digitale Oberflächenmodelle, Virtuelle Stadtmodelle, VR-Anwendungen (TV, Internet), Virtual Prototyping, Deformationsmessung, Innovatives Marketing (Show-Room, Messen, Point of Sale), Planungen von Baumaßnahmen, Vermessung von Anlagenteilen, Tatortanalysen, Beweissichtung, Unfallrekonstruktion

nähere Informationen erhalten Sie von Stephan Jacquemot


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