Nahbereichsphotogrammetrie
Grundlagen – Methoden – Beispiele
Thomas Luhmann
Diese Publikation zitieren
Thomas Luhmann, Nahbereichsphotogrammetrie (2023), Wichmann Verlag, Berlin, ISBN: 9783879077335
1975
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12
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Beschreibung / Abstract
Das Fachgebiet der Nahbereichsphotogrammetrie hat in den letzten Jahren durch den zunehmenden Einsatz der digitalen Bildaufnahme und Bildanalyse weiter an Bedeutung gewonnen. Kameras sind heute integraler Bestandteil zahlloser Messgeräte und Messsysteme. Die in vielen Teilen automatisierte Auswertung digitaler Messbilder erlaubt die wirtschaftliche und genaue Erfassung praktisch beliebiger dreidimensionaler Objekte sowohl in statischen als auch in dynamischen Anwendungen. In vielen Bereichen ist die Photogrammetrie zu einem anerkannten und leistungsfähigen 3D-Messverfahren herangereift.
Obwohl die Photogrammetrie bereits seit etwa 160 Jahren bekannt ist und, neben den Luftbildanwendungen, schon immer durch vielfältige Anwendungen im Nahbereich (terrestrische Photogrammetrie) gekennzeichnet war, erscheint sie vielen Nicht-Photogrammetern nach wie vor als ein sehr komplexes Verfahren. Gerade im Bereich der Architektur-, Ingenieur- und Industrieanwendungen sind die Möglichkeiten und Grenzen der Photogrammetrie oft nicht genügend bekannt. Zu einem ausreichenden Verständnis des Verfahrens gehören Grundkenntnisse in Optik, Aufnahmetechnik, Ausgleichungsrechnung und Transformationen, Digitaler Bildverarbeitung, CAD-Methoden sowie Auswerteverfahren und Auswertesystemen. Ohne diese Kenntnisse sind Entscheidungen für den sinnvollen Einsatz der Nahbereichsphotogrammetrie in der Praxis kaum möglich.
Nach einer Einführung wird im Einzelnen auf mathematische Grundlagen, Aufnahmetechnik einschließlich Beleuchtung und Signalisierung, Orientierungs- und 3D-Rekonstruktionsverfahren, Bildverarbeitung, Auswerte- und Messsysteme, Planungs- und Optimierungsfragen sowie auf verschiedene typische Anwendungsgebiete eingegangen. Das Buch wendet sich an Studierende und Praktiker aus der Messtechnik, kann aber auch Entwicklern und Wissenschaftlern verschiedenster Disziplinen wertvolle Hinweise geben. Zahlreiche Abbildungen und Beispiele erlauben auch dem fachfremden Leser einen fundierten Einblick in die Nahbereichsphotogrammetrie.
Obwohl die Photogrammetrie bereits seit etwa 160 Jahren bekannt ist und, neben den Luftbildanwendungen, schon immer durch vielfältige Anwendungen im Nahbereich (terrestrische Photogrammetrie) gekennzeichnet war, erscheint sie vielen Nicht-Photogrammetern nach wie vor als ein sehr komplexes Verfahren. Gerade im Bereich der Architektur-, Ingenieur- und Industrieanwendungen sind die Möglichkeiten und Grenzen der Photogrammetrie oft nicht genügend bekannt. Zu einem ausreichenden Verständnis des Verfahrens gehören Grundkenntnisse in Optik, Aufnahmetechnik, Ausgleichungsrechnung und Transformationen, Digitaler Bildverarbeitung, CAD-Methoden sowie Auswerteverfahren und Auswertesystemen. Ohne diese Kenntnisse sind Entscheidungen für den sinnvollen Einsatz der Nahbereichsphotogrammetrie in der Praxis kaum möglich.
Nach einer Einführung wird im Einzelnen auf mathematische Grundlagen, Aufnahmetechnik einschließlich Beleuchtung und Signalisierung, Orientierungs- und 3D-Rekonstruktionsverfahren, Bildverarbeitung, Auswerte- und Messsysteme, Planungs- und Optimierungsfragen sowie auf verschiedene typische Anwendungsgebiete eingegangen. Das Buch wendet sich an Studierende und Praktiker aus der Messtechnik, kann aber auch Entwicklern und Wissenschaftlern verschiedenster Disziplinen wertvolle Hinweise geben. Zahlreiche Abbildungen und Beispiele erlauben auch dem fachfremden Leser einen fundierten Einblick in die Nahbereichsphotogrammetrie.
Leseprobe
Inhaltsverzeichnis
- Nahbereichsphotogrammetrie
- Bleiben Sie informiert!
- Inhalt
- 1 Einführung
- 1.1 Übersicht
- 1.2 Prinzipielle Methoden
- 1.3 Anwendungsbereiche
- 1.4 Geschichtliche Entwicklung
- 2 Mathematische Grundlagen
- 2.1 Koordinatensysteme
- 2.2 Koordinatentransformationen
- 2.3 Geometrische Elemente
- 2.4 Ausgleichungsverfahren
- 2.4.1 Problemstellung
- 2.4.2 Methode der kleinsten Quadrate (Gauß-Markov-Modell)
- 2.4.3 Qualitätsmaße
- 2.4.4 Erkennung von Ausreißern
- 2.4.5 Hinweise zur Rechentechnik
- 3 Aufnahmetechnik
- 3.1 Physikalische Grundlagen
- 3.2 Aufnahmekonzepte
- 3.3 Geometrische Grundlagen
- 3.4 Komponenten zur Bilderfassung
- 3.5 Aufnahmesysteme
- 3.6 Reflexion und Beleuchtung
- 4 Analytische Auswerteverfahren
- 4.1 Übersicht
- 4.2 Auswertung von Einzelbildern
- 4.3 Auswertung von Stereobildern
- 4.4 Mehrbildauswertung und Bündeltriangulation
- 4.5 Panoramaphotogrammetrie
- 4.6 Mehrmedienphotogrammetrie
- 4.6.1 Lichtbrechung an Trennflächen
- 4.6.1.1 Trennflächen
- 4.6.1.2 Parallele ebene Trennflächen
- 4.6.1.3 Sphärische Trennflächen
- 4.6.1.4 Strahlverfolgung durch beliebige lichtbrechende Flächen
- 4.6.2 Erweitertes Modell der Bündeltriangulation
- 4.6.2.1 Objektinvariante Trennflächen
- 4.6.2.2 Bündelinvariante Trennflächen
- 4.6.3 Spezielle Aspekte der Unterwasserphotogrammetrie
- 5 Digitale Bildanalyse
- 5.1 Grundlagen
- 5.2 Bildvorverarbeitung
- 5.3 Geometrische Umbildung
- 5.4 Digitale Einzelbildauswertung
- 5.5 Bildzuordnung und 3D-Objektrekonstruktion
- 6 Messaufgaben und Messsysteme
- 6.1 Übersicht
- 6.2 Zielmarken
- 6.3 Realisierung von Referenzsystemen
- 6.4 Interaktive Mess- und Auswertesysteme
- 6.5 Taktil antastende Systeme
- 6.6 Industrielle Systeme zur Messung punktförmiger Merkmale
- 6.7 Systeme zur Oberflächenmessung
- 6.8 Laserscanning-Systeme
- 6.9 Registrierung und Orientierung von Bildern und Scans
- 6.10 Systeme zur Messung dynamischer Vorgänge
- 6.11 Messsysteme auf mobilen Plattformen
- 6.12 Visualisierungssysteme
- 7 Projektplanung und Optimierung
- 7.1 Projektplanung
- 7.2 Qualitätskriterien und Genauigkeitsanalyse
- 7.3 Strategien zur Kamerakalibrierung
- 8 Anwendungsbeispiele
- 8.1 Architektur, Archäologie und Denkmalpflege
- 8.2 Objekte des Kulturerbes
- 8.3 3D-Stadt- und Landschaftsmodelle
- 8.4 Ingenieurvermessung und Bauwesen
- 8.5 Industrielle Messtechnik
- 8.6 Unterwasserphotogrammetrie
- 8.7 Medizin
- 8.8 Sonstige Anwendungsbereiche
- 9 Literaturverzeichnis
- 9.0 Lehrbücher und Monographien
- 9.1 Kap. 1 Einführung
- 9.2 Kap. 2 Mathematische Grundlagen
- 9.3 Kap. 3 Aufnahmetechnik
- 9.4 Kap. 4 Analytische Auswerteverfahren
- 9.5 Kap. 5 Digitale Bildanalyse
- 9.6 Kap. 6 Messaufgaben und Messsysteme
- 9.7 Kap. 7 Projektplanung und Optimierung
- 9.8 Kap. 8 Anwendungsbeispiele
- 9.9 Sonstige Informationsquellen
- Abkürzungsverzeichnis
- Bildnachweis
- Stichwortverzeichnis