Zweite Auswertemethode
mit RealityCapture
(Abb. Quelle: aus Luhmann, 2018:29)
Theorie und Hintergrund der Mehrbildphotogrammetrie
Generell steht der Begriff der Photogrammetrie für ein dreidimensionales Messverfahren. Die Basis dafür ist das mathematische Modell der zentralprojektiven Abbildung. Mit diesem Modell kann die Position und die Geometrie eines Körpers durch Strahlenbündel rekonstruiert werden. Dabei bildet jeder Bildpunkt (𝑃‘) und jedes Projektionszentrum (𝑂‘) einen Strahl zu dem entsprechenden Objektpunkt (𝑃).
Unter der Voraussetzung, dass die innere Orientierung und die äußere Orientierung der Kamera bekannt sind, kann jeder Strahl im Bildraum beschrieben werden. Um räumliche Koordinaten eines Objektpunktes zu erhalten, benötigt man mindestens zwei homologe Strahlenpaare zum Bildpunkt. In der Mehrbildphotogrammetrie ist die Anzahl der verwendeten Bilder zur Bestimmung der Koordinaten unbegrenzt (vgl. LUHMANN 2018:29).
Bearbeitung der Bilder mit RealityCapture
Unter WORKFLOW→ Settings kann das Koordinatensystem eingestellt und geändert werden. Für diese Bachelorarbeit wurde ein lokales Koordinatensystem verwendet. Bei dem Reiter ALIGNMENT→ Settings kann die Genauigkeit der Passpunkte festgelegt werden, hier auf 2 mm gesetzt.
In das Projekt können unter WORKFLOW→ Inputs einzelne oder beliebig viele Bilder in das Programm geladen werden. In den JPEG- oder TIFF-Dateien der Bilder liegen auch noch Exif-Daten (eng. Exchangeable Image File Format). Diese enthalten Metadaten und Informationen über das Kamerasystem (vgl. CIPA 2010). Damit erhält das Programm direkt die wichtigsten Kameradaten: Modell, Bildgröße, Brennweite, aber auch je nach Kamerasystem zusätzlich GPS-Daten zu der Position zum Aufnahmezeitpunkt
Für das Laden der Passpunkte geht man auf WORKFLOW→ Grund Control und wählt die Datei aus. Die Importeinstellung muss dem ausgewählten Datensatz entsprechen, anschließend erscheinen die Passpunkte auch im Projektbaum.
Unter ALIGNMENT→ Detect Markers kann das Programm versuchen, die codierten Marker am Objekt zu finden. Wie unter 3.1.3 beschrieben, können nur Marker mit programmierter Codierung gefunden werden. Daher muss der Großteil der Passpunktsuche in den Bildern händisch erfolgen. Dazu kann im Projektbaum einfach der Passpunkt gewählt und in den entsprechenden Bildern ausgewählt werden. Nach der Auswahl einiger Passpunkte in den Bildern kann unter ALIGNMENT→ Align Images, eine erste Ausrichtung der Bilder erstellt und eine grobe Punktwolke aus Knotenpunkten berechnet werden
(Abb. Quelle: aus RC, Thauer)
Die dünne Punktwolke zeigt Passpunkte, Kamera- und Ausrichtungsposition sowie Fehlervektoren, welche in einem der Layout-Fenster mit der Einstellung 3Ds angesehen und unter SCENE 3D ein- oder ausgeschaltet werden können.
Auch hat jeder Passpunkt im Bild eine Lagegenauigkeit in Pixeln im Bildkoordinatensystem angegeben. Bei Überschreitung der festgelegten Genauigkeit kann das Bild erneut ausgewählt und der Passpunkt neu platziert oder verworfen werden. Dabei gibt ein gelbes Dreieck mit Ausrufezeichen Auskunft über kleine Überschreitungen und ein rotes Dreieck gibt starke Abweichungen an.
Das erste Ausrichten wird im Projektbaum unter Component 0 abgelegt, dort sind auch Informationen über die Anzahl an orientierten Bildern sowie den Einfluss der Bildinformation zur Erstellung des noch nicht berechneten Modells enthalten.
Mit der Funktion unter IMAGE 2D→ TOOLS→ Suggest Measurments, bietet das Programm zusätzliche Passpunkte an, die in Bildern vorkommen sollten. Durch Auswahl des Bildes im Projektbaum wird dieses automatisch im 2D View geöffnet und die vorgeschlagene Messung wird angezeigt. Daraufhin kann der Passpunkt im Bild bestätigt oder händisch verschoben werden.
Nach dem Festlegen von neuen Messungen muss das Align Images wiederholt werden. Dabei wird das gesamte photogrammetrische Modell neu berechnet (Bündelblockausgleichung), die Kamerapositionen ausgerichtet, ein neues Component 0 (1) gespeichert, in welchem das neue Alignment enthalten ist und weiter gearbeitet wird.
Die Rekonstruktionsberechnung für das Modell wird unter WORKFLOW→ Calculate Model gestartet. Das Modell kann im Fenster 3Ds betrachtet und in verschiedenen Darstellungsformen (Vertices, Solid und Sweet) angezeigt werden. Unter SCENE 3D → TOOLS gibt es verschiedene Werkzeuge zur Bereinigung und Bearbeitung des Modells.
Als nächstes wird eine Texturierung zum Modell hinzugefügt. Dazu können vorher im Projektbaum die Bilder ausgewählt werden, welche zur Texturierung beitragen sollen. Hierfür wählt man nur die Thermalbilder aus und deaktiviert die kleine blaue Box (mit der Abkürzung Tx.) neben jedem RGB-Bild. Dadurch werden die Informationen der RGB-Bilder für die Modellbildung genutzt, nicht aber für die Texturierung.
Für das Texturieren werden unter Mesh Model→ Mesh Color & Texture→ Settings entsprechende Einstellungen vorgenommen.
(Abb. Quelle: aus RC, Thauer)
Das Ergebnis ist ein 3D-Modell mit Textur aus den Thermalbildern. Für die Ausgabe der Datei kann unter WORKFLOW → ortho Projektion eine Begrenzungsbox und die Perspektive auf das Modell gewählt werden. Im Projektbaum wird in den Settings True Ortho from a textured Modell gewählt. Zusätzlich bietet das Programm die mögliche Berechnung der idealen Bild- und Pixelgröße für das Orthofoto (maßstabstreue und verzerrungsfreie Abbildung (vgl. REALITYCAPTURE 2023)) an.