Laserscanning
Laserscanning ist eine spannende Technologie, die es ermöglicht, die physische Welt in digitaler Form zu erfassen und zu analysieren. Diese Methode findet Anwendung in zahlreichen Bereichen, von der Bauindustrie, dem autonomen Fahren bis hin zur Unterhaltungsbranche, und bietet eine Reihe von Vorteilen, die traditionelle Mess- und Darstellungsverfahren nicht bieten können.
Laserscanning – Funktionsweise
Das Prinzip des Laserscannings basiert auf der Verwendung eines Laserstrahls, um die Entfernung zu einem Objekt oder einer Oberfläche zu messen. Ein Laserentfernungsmesser sendet einen Laserstrahl aus, der von dem Objekt reflektiert wird. Die Zeit, die das Licht für den Hin- und Rückweg benötigt, wird gemessen und in eine Entfernung umgerechnet. Durch die Kombination dieser Daten mit den Winkelpositionen des Lasers lassen sich präzise dreidimensionale Modelle erstellen.
Welche Arten von Laserscannern kommen bei Vissbyte zum Einsatz?
Für die Erzeugung von Punktwolken im inneren von Gebäuden, nutzen wir von Vissbyte sowohl handgeführte (mobile) 3D-Laserscanner wie auch stationäre Laserscanner. Der Vorteil der mobilen Variante liegt auf der Hand. Es ist möglich sich mit dem Laserscanner frei im Raum zu bewegen und so schnell und unkompliziert eine Punktwolke zu erstellen.
Der Nachteil daran ist eine verminderte Qualität gegenüber den stationären Lösungen. Bei diesen sind höhere Punktdichten möglich und es werden weniger Störsignale erzeugt. Allerdings reicht meist ein Standort pro Raum zum Erfassen sämtlicher Informationen nicht aus. Um die Räumlichkeit komplett zu Erfassen, ist ein höherer Zeitaufwand notwendig.
Handgeführter 3D-Laserscanner
Vorgehensweise
Vorbereitung: Zunächst werden die Parameter des Scans festgelegt, wie z.B. der Scanbereich und die gewünschte Auflösung. Dann wird das Laserscannergerät entsprechend positioniert.
Scannen: Der Laserscanner sendet Laserimpulse aus, die auf die Oberfläche treffen und reflektiert werden. Die zurückkehrenden Signale werden vom Scanner aufgezeichnet, um die Entfernungen zu berechnen. Diese Verfahrensweise basiert auf der Methode der Laufzeitenmessung.
Punktwolken-Erfassung: Aus der berechneten Entfernung und der Information des Scannerwinkels wird ein Punkt im lokalen Koordinatensystem erstellt. Die Messfrequenz definiert die Punktdichte, die bei der Erfassung erzeugt wird. Die daraus resultierende Punktwolke repräsentiert die Oberfläche der Objekte, die beim Scan erfasst wurden.
Datenverarbeitung: Die Punktwolke wird anschließend in spezieller Software verarbeitet, um daraus ein präzises 3D-Modell zu generieren. Dieses Modell kann für verschiedene Zwecke verwendet werden, von der Visualisierung bis zur Analyse. Die Zusammenführung meherer Punktwolken nennt sich Registrierung. Dafür werden die Punktmengen in Gänze miteinander korreliert und die Wolken werden mit dem geringsten Fehler übereinander positioniert und vereint.
Laserscanning – Anwendungsbereiche
Die Einsatzmöglichkeiten des Laserscannings sind vielfältig:
- Echtzeitanwendungen: Bei Anwendungen wie dem autonomen Fahren unterstützen LIDAR-Sensoren bei der Beurteilung ob sich ein Hindernis im Weg befindet.
- Architektur und Bauwesen: Erstellung genauer Modelle bestehender Gebäude, was bei Renovierungen oder Erweiterungen hilfreich ist.
- Fertigungsindustrie: Entfernungsmessung, Überprüfung der Produktqualität und Sicherstellung, dass diese den Spezifikationen entsprechen.
- Archäologie: Detaillierte Dokumentation von Ausgrabungsstätten ohne physische Interaktion.
Damit ihr auch eine Vorstellung davon bekommt wie wir den Laserscanner benutzen und welche Qualität erzielt werden kann, seht ihr jetzt ein paar Scannergebnisse unseres letzten Einsatzes in der Dualen Hochschule in Gera.
Erfassung eines Raumes mit einem Handgeführten 3D Laserscanner.
Durch Verarbeitung der Punktwolke mittels Software, ensteht ein 3-dimensionaler Raum.
Darstellung der kompletten Etage nach Aufnahme mit einem 3D Laserscanner.
Darstellung eines Treppenhauses. Die Wand- und Deckenstärken sind gut zu erkennen.
Fazit
3D-Lasercanning ist eine Technologie die mehr und mehr Einzug in die bildverarbeitenden Bereiche hält. Die Laserscanner sind, vor allem was Geschwindigkeit, Auflösung und Preis angeht, noch längst nicht am Ende der Entwicklung angekommen. Durch immer besser und günstiger werdende Systeme, dringt diese Technologie in immer neue Bereiche ein.
In Bereichen wie dem Bauwesen und der Archäologie wird Laserscanning ergäntzend zur Photogrammetrie verwendet. Die wesentlichen Unterschiede zwischen den beiden Technologien zeigen wir hier noch mal auf…..
Unterschied zwischen Photogrammetrie und Laserscanning
Der Hauptunterschied zwischen Photogrammetrie und Laserscanning bei der Erstellung einer Punktwolke liegt in den zugrunde liegenden Erfassungstechniken.
Photogrammetrie:
- Photogrammetrie basiert auf der Verarbeitung von fotografischen Bildern, die aus verschiedenen Blickwinkeln aufgenommen werden.
- Die Punktwolke in der Photogrammetrie wird durch die Identifizierung von Punkten und Merkmalen auf den aufgenommenen Bildern erzeugt.
- Die Genauigkeit der Punktwolke hängt von Faktoren wie der Auflösung der Bilder, der Überlappung zwischen den Bildern und der Qualität der Kameraparameter ab.
- Photogrammetrie eignet sich gut für die Erfassung großer Flächen und Objekte mit einer detaillierten Textur, kann aber Schwierigkeiten bei der Erfassung von glatten Oberflächen oder stark reflektierenden Materialien haben.
Laserscanning:
- Laserscanning basiert auf der Laufzeitmessung von Laserstrahlen zwischen dem Emitter und dem Empfänger. Der Laserstrahl läuft also zur Objektoberfläche und wieder zurück zum Sensor. Aus der gemessenen Laufzeit wird die Entfernung berechnet.
- Die Punktwolke beim Laserscanning entsteht aus der Vielzahl der Messpunkte, was unter anderem sehr hohe Messgeschwindigkeiten (Punkte / sec) voraussetzt.
- Die Qualität der Punktwolke hängt von der eingestellten Auflösung, vom Scanvorgang sowie von den örtlichen Bedingungen ab. Die Genauigkeit hängt zum einen vom Scanner selbst und auch von den verwendeten Algorithmen ab, die die Störpunkte ausfiltern.
- Laserscanning ist besonders gut geeignet für die Erfassung von präzisen geometrischen Strukturen, glatten Oberflächen und Objekten mit wenig Textur, kann aber Schwierigkeiten bei der Erfassung von transparenten oder stark reflektierenden Materialien haben.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Photogrammetrie und Laserscanning unterschiedliche Ansätze zur Erfassung von Oberflächendaten verwenden, die jeweils ihre eigenen Vor- und Nachteile haben. Während Photogrammetrie auf fotografischen Bildern basiert und gut für die Erfassung von texturierten Oberflächen geeignet ist, verwendet Laserscanning Laserstrahlen und ist besonders gut für die Erfassung präziser geometrischer Strukturen geeignet.
Wenn ihr weitere Ideen zum Thema habt und mehr über unsere Kooperation mit der Dualen Hochschule in Gera erfahren wollt, dann meldet euch gerne bei uns….
