Verfügbarkeit: Nahbereichsphotogrammetrie

Nahbereichsphotogrammetrie: Grundlagen – Methoden – Beispiele

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser:	Luhmann, Thomas 1957- (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	Berlin ; Offenbach Wichmann [2018]
Ausgabe:	4., neu bearbeitete und erweiterte Auflage
Schlagworte:	Nahbereichsfotogrammetrie Nahbereichsphotogrammetrie Industrielle Messtechnik Laserscanning Optische 3D-Messtechnik Digitale Bildverarbeitung Optische Messsysteme Photogrammetrie
Online-Zugang:	Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	783 Seiten Illustrationen, Diagramme (teilweise farbig)
ISBN:	9783879076406

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS 1 EINFUEHRUNG.............................................................................................................. 23 1.1 UEBERSICHT........................................................................................................... 23 1.1.1 INHALT........................................................................................................ 23 1.1.2 LITERATUR.................................................................................................... 24 1.2 PRINZIPIELLE METHODEN....................................................................................... 24 1.2.1 DER PHOTOGRAMMETRISCHE PROZESS............................................................. 24 1.2.2 EINTEILUNGEN DER PHOTOGRAMMETRIE............................................................ 26 1.2.3 ABBILDUNGSMODELL.................................................................................... 29 1.2.4 PHOTOGRAMMETRISCHE SYSTEME UND PROZESSE.............................................. 31 1.2.4.1 DIGITALES SYSTEM.................................................................................... 31 1.2.4.2 AUFNAHME- UND AUSWERTEPROZESS ......................................................... 32 1.2.5 PHOTOGRAMMETRISCHE PRODUKTE.................................................................. 34 1.3 ANWENDUNGSBEREICHE....................................................................................... 35 1.4 GESCHICHTLICHE ENTWICKLUNG............................................................................. 39 2 MATHEMATISCHE GRUNDLAGEN.................................................................................. 48 2.1 KOORDINATENSYSTEME......................................................................................... 48 2.1.1 PIXEL-UND SENSORKOORDINATENSYSTEM........................................................ 48 2.1.2 BILDKOORDINATENSYSTEM............................................................................. 48 2.1.3 MODELLKOORDINATENSYSTEM........................................................................ 50 2.1.4 OBJEKTKOORDINATENSYSTEM......................................................................... 50 2.2 KOORDINATENTRANSFORMATIONEN........................................................................... 52 2.2.1 EBENE TRANSFORMATIONEN.......................................................................... 52 2.2.1.1 HOMOGENE KOORDINATEN......................................................................... 52 2.2.1.2 AEHNLICHKEITSTRANSFORMATION .................................................................. 52 2.2.1.3 AFFINTRANSFORMATION .............................................................................. 54 2.2.1.4 POLYNOMTRANSFORMATION ........................................................................ 55 2.2.1.5 BILINEARE TRANSFORMATION ...................................................................... 56 2.2.1.6 PROJEKTIVTRANSFORMATION ........................................................................ 57 2.2.2 DREHUNGEN IM 3D-RAUM.......................................................................... 60 2.2.2.1 DREHMATRIX MIT TRIGONOMETRISCHEN FUNKTIONEN .................................... 60 2.2.22 DREHMATRIX MIT QUATEMIONEN ............................................................... 63 2.2.2.3 DREHMATRIX NACH RODRIGUES.................................................................. 66 2.2.2.4 DREHMATRIX MIT RICHTUNGSKOSINUS ........................................................ 66 2.2.2.5 NORMALISIERUNG VON ROTATIONSMATRIZEN ................................................ 67 2.2.2.6 KOEFFIZIENTENVERGLEICH......................................................................... 68 2.2.3 RAEUMLICHE TRANSFORMATIONEN................................................................... 68 2.2.3.1 ALLGEMEINE TRANSFORMATIONEN .............................................................. 68 2.2.3.2 ZENTRALPROJEKTION................................................................................... 70 2.2.4 RAEUMLICHE AEHNLICHKEITSTRANSFORMATION.................................................... 71 2.2.4.1 MATHEMATISCHES MODELL ........................................................................ 71 2.2.4.2 NAEHERUNGSWERTE.................................................................................... 74 2.2.4.3 BERECHNUNG MIT EIGENWERTEN UND QUATEMIONEN .................................. 76 2.3 GEOMETRISCHE ELEMENTE ....... ............................................................................ 78 2.3.1 ANALYTISCHE GEOMETRIE DER EBENE ....................................... 79 2.3.1.1 GERADE................................................................................................... 79 2.3.1.2 KREIS...................................................................................................... 82 2.3.1.3 ELLIPSE.................................................................................................... 83 2.3.1.4 KURVENDARSTELLUNG................................................................................. 87 2.3.2 ANALYTISCHE GEOMETRIE DES RAUMES......................................................... 91 2.3.2.1 GERADE................................................................................................... 91 2.3.2.2 EBENE..................................................................................................... 94 2.3.2.3 ROTATIONSKOERPER..................................................................................... 96 2.3.3 OBERFLAECHEN.............................................................................................. 101 2.3.3.1 DIGITALES OBERFLAECHENMODELL ................................................................ 102 2.3.3.2 DIGITALES VOLUMENMODELL (VOXEL) ....................................................... 105 2.3.3.3 DISTANZBILDER......................................................................................... 105 2.3.3.4 B-SPLINE- UND BEZIER-FLAECHEN.............................................................. 106 2.4 AUSGLEICHUNGSVERFAHREN................................................................................... 107 2.4.1 PROBLEMSTELLUNG........................................................................................ 107 2.4.1.1 FUNKTIONALES MODELL.............................................................................. 107 2.4.1.2 STOCHASTISCHES MODELL........................................................................... 109 2.4.2 METHODE DER KLEINSTEN QUADRATE (GAUSS-MARKOV-MODELL) ....................... 110 2.4.2.1 AUSGLEICHUNG DIREKTER BEOBACHTUNGEN ................................................. 111 2.4.2.2 AUSGLEICHUNG NACH VERMITTELNDEN BEOBACHTUNGEN .............................. 112 2.4.2.3 LEVENBERG-MARQUARDT-ALGORITHMUS ..................................................... 113 2.4.2.4 AUSGLEICHUNG MIT BEDINGUNGEN ZWISCHEN UNBEKANNTEN ..................... 114 2.4.3 QUALITAETSMASSE........................................................................................... 116 2.4.3.1 GENAUIGKEITSMASSE................................................................................. 116 2.4.3.2 VERTRAUENSBEREICHE................................................................................ 118 2.4.3.3 KORRELATIONEN......................................................................................... 121 2.4.3.4 ZUVERLAESSIGKEIT..................................................................................... 121 2.4.3.5 PRAEZISION BERECHNETER KOORDINATEN ....................................................... 125 2.4.4 ERKENNUNG VON AUSREISSERN....................................................................... 127 2.4.4.1 FEHLERSUCHE OHNE AUSGLEICHUNG............................................................ 128 2.4A2 DATA SNOOPING....................................................................................... 128 2.4.4.3 VARIANZKOMPONENTENSCHAETZUNG............................................................ 129 2.4.4.4 ROBUSTE SCHAETZUNG DURCH GEWICHTSFUNKTIONEN.................................... 129 2.4A5 ROBUSTE SCHAETZUNG NACH DER LI-NORM ................................................. 131 2.4A6 RANSAG............................................................................................... 131 2.4.5 HINWEISE ZUR RECHENTECHNIK.................................................................... 132 2.4.5.1 LINEARISIERUNG........................................................................................ 132 2A5.2 NORMALGLEICHUNGSSYSTEME .................................................................... 133 2.4.5.3 PROFILSPEICHERTECHNIK UND OPTIMIERUNG ................................................ 134 3 AUFNAHMETECHNIK................................................................................................... 135 3.1 PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN................................................................................ 135 3.1.1 WELLENOPTIK.................................................................... 135 3.1.1.1 ELEKTROMAGNETISCHES SPEKTRUM............................................................. 135 3.1.1.2 STRAHLUNGSLEISTUNG................................................................................. 136 3.1.1.3 BRECHUNG UND REFLEXION........................................................................ 137 3.1.1.4 BEUGUNG................................................................................................. 139 3.1.1.5 POLARISATION............................................................................................ 141 3.1.2 OPTISCHE ABBILDUNG.................................................................................. 142 3.1.2.1 KONSTRUKTION DER OPTISCHEN ABBILDUNG ................................................. 142 3.1.2.2 BUENDELBEGRENZUNG ................................................................................ 143 3.1.2.3 SCHARFABBILDUNG..................................................................................... 144 3.1.2.4 SCHEIMPFLUG-BEDINGUNG ....................................................................... 147 3.1.3 ABBILDUNGSFEHLER...................................................................................... 148 3.1.3.1 VERZEICHNUNG ........................................................................................ 149 3.1.3.2 CHROMATISCHE ABERRATION ...................................................................... 150 3.1.3.3 SPHAERISCHE ABERRATION........................................................................... 151 3.1.3.4 ASTIGMATISMUS UND BILDFELDWOELBUNG ................................................... 152 3.1.3.5 LICHTABFALL UND VIGNETTIERUNG .............................................................. 153 3.1.4 AUFLOESUNGSVERMOEGEN................................................................................ 154 3.1.4.1 AUFLOESUNGSVERMOEGEN VON OBJEKTIVEN .................................................. 154 3.1.4.2 GEOMETRISCHES AUFLOESUNGSVERMOEGEN ................................................... 155 3.1.4.3 KONTRAST-UND MODULATIONSUEBERTRAGUNG ................................................ 157 3.1.5 GRUNDLAGEN DER ABTASTTHEORIE................................................................... 159 3.1.5.1 ABTASTTHEOREM ...................................................................................... 159 3.1.5.2 DETEKTOREIGENSCHAFTEN .......................................................................... 161 3.2 AUFNAHMEKONZEPTE............................................................................................ 162 3.2.1 OFFLINE- UND ONLINE-SYSTEME................................................................... 162 3.2.1.1 OFFLINE-PHOTOGRAMMETRIE ...................................................................... 163 3.2.1.2 ONLINE-PHOTOGRAMMETRIE ...................................................................... 163 3.2.2 AUFNAHMEKONFIGURATIONEN........................................................................ 164 3.2.2.1 EINZELBILDAUFNAHME............................................................................... 164 3.2.2.2 STEREOBILDAUFNAHME.............................................................................. 164 3.2.2.3 MEHRBILDAUFNAHME............................................................................... 165 3.3 GEOMETRISCHE GRUNDLAGEN................................................................................ 166 3.3.1 ABBILDUNGSMASSSTAB UND GENAUIGKEIT....................................................... 166 3.3.1.1 BILDMASSSTAB........................................................................................... 166 3.3.1.2 GENAUIGKEITSABSCHAETZUNG...................................................................... 168 3.3.2 INNERE ORIENTIERUNG EINER AUFNAHMEKAMERA............................................ 170 3.3.2.1 VERKOERPERUNG DES BILDKOORDINATENSYSTEMS .......................................... 171 3.3.2.2 PROJEKTIONSZENTRUM UND VERZEICHNUNG ................................................. 172 3.3.2.3 PARAMETER DER INNEREN ORIENTIERUNG ...................................................... 175 3.3.2.4 MESS-UND TEILMESSKAMERA................................................................... 176 3.3.2.5 BESTIMMUNG DER INNEREN ORIENTIERUNG (KALIBRIERUNG) ......................... 178 3.3.3 STANDARDISIERTE KORREKTURFUNKTIONEN........................................................ 179 3.3.3.1 RADIAL-SYMMETRISCHE VERZEICHNUNG ..................................................... 179 3.3.3.2 RADIAL-ASYMMETRISCHE UND TANGENTIALE VERZEICHNUNG .......................... 184 3.3.3.3 AFFINITAET UND SCHERUNG.......................................................................... 185 3.3.3.4 GESAMTKORREKTUR.................................................................................... 186 3.3.4 ALTERNATIVE KORREKTURANSAETZE.................................................................... 187 3.3.4.1 VEREINFACHTE ANSAETZE............................................................................ 187 3.3.4.2 ERWEITERTE FUNKTIONEN........................................................................... 187 3.3.4.3 ENTFERNUNGSABHAENGIGE VERZEICHNUNGSKORREKTUR ................................... 189 3.3.4.4 BILDVARIANTE KALIBRIERUNG...................................................................... 191 3.3.4.5 KORREKTUR LOKALER BILDDEFORMATIONEN ................................................... 192 3.3.4.6 CHROMATISCHE ABERRATION.................................................. 194 3.3.5 ITERATIVE KORREKTUR VON ABBILDUNGSFEHLERN.............................................. 195 3.3.6 UMRECHNUNGEN DER INNEREN ORIENTIERUNG................................................. 197 3.3.7 FISHEYE-PROJEKTIONEN................................................................................ 198 3.4 KOMPONENTEN ZUR BILDERFASSUNG ....................................................................... 199 3.4.1 OPTOELEKTRONISCHE BILDSENSOREN................................................................ 201 3.4.1.1 CCD-SENSORPRINZIP............................................................................... 201 3.4.1.2 CCD-FLAECHENSENSOREN............................................ 203 3.4.1.3 CMOS-BILDSENSOREN.............................................................................. 205 3.4.1.4 SENSORFORMATE........................................................................................ 206 3.4.1.5 MIKROLINSEN........................................................................................... 208 3.4.1.6 FARBSENSOREN.......................................................................................... 208 3.4.1.7 GESAMTAUFBAU........................................................................................ 211 3.4.1.8 GEOMETRISCHE EIGENSCHAFTEN................................................................. 212 3.4.1.9 RADIOMETRISCHE EIGENSCHAFTEN.............................................................. 215 3.4.2 KAMERATECHNIK......................................................................................... 217 3.4.2.1 KAMERATYPEN......................................................................................... 217 3.4.2.2 VERSCHLUSS............................................................................................ 219 3.4.2.3 BILDSTABILISATION..................................................................................... 222 3.4.2.4 AUFLAGEMASS.......................................................................................... 222 3.4.3 OBJEKTIVE................................................................................................... 223 3.4.3.1 LICHTSTAERKE UND BLENDENZAHL................................................................. 223 3.4.3.2 OEFFNUNGSWINKEL UND FORMATWINKEL...................................................... 224 3.4.3.3 BILDKREIS UND SENSORFORMAT................................................................... 225 3.4.3.4 UEBERWEITWINKEL- UND FISHEYE-OBJEKTIVE.............................................. 225 3.4.3.5 VARIO-OBJEKTIVE..................................................................................... 226 3.4.3.6 SHIFT-TILT-OBJEKTIVE............................................................................... 228 3.4.3.7 TELEZENTRISCHE OBJEKTIVE...................................................................... 230 3.4.3.8 REFLEKTIVE OPTIKEN................................................................................. 230 3.4.3.9 STEREOSTRAHLTEILUNG................................................................................ 231 3.4.4 FILTER.......................................................................................................... 232 3.5 AUFHAHMESYSTEME............................................................................................ 234 3.5.1 INDUSTRIEKAMERAS...................................................................................... 234 3.5.2 DIGITALKAMERAS......................................................................................... 235 3.5.3 HOCHFREQUENZKAMERAS.............................................................................. 238 3.5.4 STEREO-UND MULTIKAMERASYSTEME............................................................. 241 3.5.5 SCANNING-KAMERAS.................................................................................... 243 3.5.5.1 MICRO-SCANNING..................................................................................... 243 3.5.5.2 MACRO-SCANNING.................................................................................... 243 3.5.6 PANORAMAKAMERAS..................................................................................... 245 3.5.6.1 ZEILENSCANNER......................................................................................... 245 3.5.6.2 PANORAMA-STITCHING............................................................................... 246 3.5.6.3 PANORAMEN MIT FISHEYE-OBJEKTIVEN...................................................... 247 3.5.7 THERMOGRAPHIEKAMERAS............................................................................ 249 3.5.8 3D-KAMERAS............................................................................................. 250 3.5.8.1 TIME-OF-FLIGHT-KAMERAS........................................................................ 250 3.5.8.2 LICHTFELD-KAMERAS................................................................................. 250 3.6 SIGNALISIERUNG UND BELEUCHTUNG....................................................................... 252 3.6.1 OBJEKTSIGNALISIERUNG ................................. 252 3.6.1.1 SIGNALISIERUNGSMATERIAL........................................................................ 252 3.6.1.2 KREISFOERMIGE ZIELMARKEN..................................................................... 255 3.6.1.3 KUGELFOERMIGE ZIELMARKEN.................................................................... 258 3.6.1.4 LINIENHAFTE ZIELMARKEN........................................................................ 260 3.6.1.5 MARKEN MIT CODIERTER PUNKTNUMMER..................................................... 260 3.6.1.6 EXZENTRISCHE SIGNALISIERUNGSMITTEL....................................................... 261 3.6.2 BELEUCHTUNGS-UND PROJEKTIONSTECHNIKEN ................................................. 264 3.6.2.1 BLITZGERAETE............................................................................................ 264 3.6.2.2 PROJEKTOREN........................................................................................... 265 3.6.2.3 LASER..................................................................................................... 266 3.6.2.4 GERICHTETE BELEUCHTUNG........................................................................ 268 4 ANALYTISCHE AUSWERTEVERFAHREN............................................................................ 269 4.1 UEBERSICHT.......................................................................................................... 269 4.2 AUSWERTUNG VON EINZELBILDERN......................................................................... 271 4.2.1 AEUSSERE ORIENTIERUNG................................................................................. 271 4.2.1.1 STANDARDFALL........................................................................................... 271 4.2.1.2 SPEZIALFALL DER TERRESTRISCHEN PHOTOGRAMMETRIE .................................... 273 4.2.2 KOLLINEARITAETSGLEICHUNGEN......................................................................... 274 4.2.3 RAEUMLICHER RUECKWAERTSSCHNITT................................................................... 277 4.2.3.1 RUECKWAERTSSCHNITT BEI BEKANNTER INNERER ORIENTIERUNG .......................... 278 4.2.3.2 RUECKWAERTSSCHNITT BEI UNBEKANNTER INNERER ORIENTIERUNG ...................... 280 4.2.3.3 NAEHERUNGSWERTE FUER DEN RUECKWAERTSSCHNITT........................................... 281 4.2.3.4 RUECKWAERTSSCHNITT MIT MINIMALER OBJEKTINFORMATION ............................ 281 4.2.3.5 GUETEKRITERIEN.......................................................................................... 284 4.2.4 LINEARE ORIENTIERUNGSVERFAHREN................................................................ 285 4.2.4.1 DIREKTE LINEARE TRANSFORMATION (DLT) ................................................ 285 4.2.4.2 PERSPEKTIVE PROJEKTIONSMATRIX.............................................................. 287 4.2.5 INVERSER RAEUMLICHER RUECKWAERTSSCHNITT...................................................... 289 4.2.5.1 POSITION UND ORIENTIERUNG EINES OBJEKTES RELATIV ZUR KAMERA .............. 289 4.2.5.2 RELATIVE POSITION UND ORIENTIERUNG VON OBJEKTEN ................................ 289 4.2.6 EBENE PROJEKTIVE TRANSFORMATION............................................................. 292 4.2.6.1 MATHEMATISCHES MODELL ........................................................................ 292 4.2.6.2 EINFLUSS DER INNEREN ORIENTIERUNG ......................................................... 295 4.2.6.3 EINFLUSS NICHT EBENER OBJEKTPUNKTE ...................................................... 295 4.2.6.4 VERMESSUNG EBENER OBJEKTE................................................................. 296 4.2.7 MONOPLOTTING............................................................................................ 297 4.2.7.1 REGELKOERPER........................................................................................... 297 4.2.7.2 DIGITALE OBERFLAECHENMODELLE ................................................................ 298 4.2.8 ENTZERRUNG................................................................................................ 300 4.2.8.1 EBENE ENTZERRUNG.................................................................................. 300 4.2.8.2 DIFFERENZIELLE ENTZERRUNG (ORTHOPHOTO) ............................................... 302 4.2.8.3 BILDMOSAIKE...................................................................... 306 4.3 AUSWERTUNG VON STEREOBILDERN......................................................................... 307 4.3.1 STEREOSKOPISCHES VERFAHREN...................................................................... 307 4.3.1.1 STEREOSKOPISCHE ZUORDNUNG.................................................................. 307 4.3.1.2 VERKNUEPFUNGSPUNKTE............................................................................. 308 4.3.1.3 ORIENTIERUNGSVERFAHREN.................................................... 309 4.3.1.4 STEREONORMALFALL.................................................................................... 310 4.3.2 EPIPOLARGEOMETRIE.................................................................................... 311 4.3.3 RELATIVE ORIENTIERUNG............................................................................... 312 4.3.3.1 KOPLANARITAETSBEDINGUNG......................................................................... 315 4.3.3.2 BERECHNUNG............................................................................................ 316 4.3.3.3 MODELLKOORDINATEN................................................................................ 318 4.3.3.4 BERECHNUNG DER EPIPOLARLINIEN.............................................................. 319 4.3.3.5 BERECHNUNG VON NORMALBILDEM............................................................ 320 4.3.3.6 QUALITAETSKRITERIEN................................................................................... 321 4.3.3.7 BESONDERE FAELLE DER RELATIVEN ORIENTIERUNG .......................................... 324 4.3.4 FUNDAMENTALMATRIX UND ESSENTIELLE MATRIX.............................................. 326 4.3.5 ABSOLUTE ORIENTIERUNG.............................................................................. 327 4.3.5.1 MATHEMATISCHES MODELL......................................................................... 327 4.3.5.2 DATUMSFESTLEGUNG.................................................................................. 328 4.3.5.3 BERECHNUNG DER AEUSSEREN ORIENTIERUNGEN .............................................. 329 4.3.5.4 BERECHNUNG DER RELATIVEN ORIENTIERUNG AUS AEUSSEREN ORIENTIERUNGEN.... 329 4.3.6 STEREOSKOPISCHE AUSWERTUNG.................................................................... 330 4.3.6.1 PRINZIP DER STEREOBILDMESSUNG.............................................................. 330 4.3.6.2 PUNKTBESTIMMUNG MIT BILDKOORDINATEN ................................................ 332 4.3.6.3 PUNKTBESTIMMUNG MIT RAEUMLICHER MESSMARKE..................................... 338 4.4 MEHRBILDAUSWERTUNG UND BUENDELTRIANGULATION................................................. 340 4.4.1 ALLGEMEINES .............................................................................................. 340 4.4.1.1 ZIELSETZUNG............................................................................................ 340 4.4.1.2 ENTWICKLUNG........................................................................................... 341 4.4.1.3 DATENFLUSS.............................................................................................. 343 4.4.2 MATHEMATISCHES MODELL........................................................................... 345 4.4.2.1 AUSGLEICHUNGSANSATZ............................................................................. 345 4.4.2.2 NORMALGLEICHUNGEN.............................................................................. 347 4.4.2.3 KOMBINIERTE AUSGLEICHUNG PHOTOGRAMMETRISCHER UND GEODAETISCHER BEOBACHTUNGEN..................................................................................... 350 4.4.2.4 AUSGLEICHUNG ZUSAETZLICHER PARAMETER (KALIBRIERUNG) .......................... 355 4.4.3 OBJEKTKOORDINATENSYSTEM (DATUMSFESTLEGUNG)........................................ 357 4.4.3.1 RANG- UND DATUMSDEFEKT....................................................................... 357 4.4.3.2 PASSPUNKTE............................................................................................. 358 4.4.3.3 DIREKTE GEOREFENZIERUNG....................................................................... 361 4.4.3.4 FREIE NETZAUSGLEICHUNG......................................................................... 362 4.4.4 BESCHAFFUNG VON NAEHERUNGSWERTEN.......................................................... 365 4.4.4.1 STRATEGIEN ZUR AUTOMATISCHEN BERECHNUNG VON NAEHERUNGSWERTEN ........ 367 4.4A2 NAEHERUNGSWERTBESTIMMUNG MIT AUTOMATISCHER PUNKTMESSUNG ............ 371 4.4.4.3 PRAKTISCHE ASPEKTE BEI DER NAEHERUNGSWERTBESCHAFFUNG ....................... 373 4.4.5 QUALITAETSMASSE UND ERGEBNISANALYSE......................................................... 374 4.4.5.1 AUSGABEPROTOKOLL.................................................................................. 374 4.4.5.2 SIGMA 0 UND RUECKPROJEKTIONSFEHLER..................................................... 375 4.4.5.3 GENAUIGKEIT DER BILDKOORDINATEN........................................................... 375 4.4.5.4 GENAUIGKEIT DER OBJEKTKOORDINATEN....................................................... 376 4.4.5.5 GENAUIGKEIT DER SIMULTANKALIBRIERUNG................................................... 378 4.4.6 STRATEGIEN ZUR BUENDELAUSGLEICHUNG.......................................................... 379 4.4.6.1 SIMULATION.............................................................................................. 379 4.4.62 DIVERGENZ.............................................................................................. 380 4.4.6.3 ELIMINATION GROBER DATENFEHLER ............................................................ 381 4.4.7 MEHRBILDAUSWERTUNG................................................................................. 382 4.4.7.1 ALLGEMEINER RAEUMLICHER VORWAERTSSCHNITT ............................................. 382 4.4.7.2 DIREKTE BESTIMMUNG GEOMETRISCHER ELEMENTE ..................................... 385 4.4.7.3 BESTIMMUNG RAEUMLICHER KURVEN (SNAKES) ............................................ 392 4.5 PANORAMAPHOTOGRAMMETRIE.............................................................................. 394 4.5.1 ABBILDUNGSMODELL FUER ZYLINDRISCHE PANORAMABILDER ............................... 394 4.5.2 ORIENTIERUNG VON PANORAMABILDEM.......................................................... 396 4.5.2.1 NAEHERUNGSWERTE .................................................................................... 396 4.5.2.2 RAEUMLICHER RUECKWAERTSSCHNITT ............................................................... 397 4.5.2.3 BUENDELAUSGLEICHUNG............................................................................. 397 4.5.3 EPIPOLARGEOMETRIE.................................................................................... 399 4.5.4 RAEUMLICHER VORWAERTSSCHNITT..................................................................... 400 4.5.5 ENTZERRUNG VON PANORAMABILDEM............................................................. 401 4.5.5.1 ORTHOGONALE BILDENTZERRUNG ................................................................. 401 4.5.5.2 TANGENTIALBILDER..................................................................................... 401 4.6 MEHRMEDIENPHOTOGRAMMETRIE.......................................................................... 402 4.6.1 LICHTBRECHUNG AN TRENNFLAECHEN................................................................ 402 4.6.1.1 TRENNFLAECHEN.......................................................................................... 402 4.6.1.2 PARALLELE EBENE TRENNFLAECHEN................................................................. 403 4.6.1.3 SPHAERISCHE TRENNFLAECHEN....................................................................... 406 4.6.1.4 STRAHLVERFOLGUNG DURCH BELIEBIGE LICHTBRECHENDE FLAECHEN ................... 407 4.6.2 ERWEITERTES MODELL DER BUENDELTRIANGULATION ........................................... 409 4.6.2.1 OBJEKTINVARIANTE TRENNFLAECHEN.............................................................. 409 4.6.2.2 BUENDELINVARIANTE TRENNFLAECHEN ........................................................... 410 5 DIGITALE BILDANALYSE................................................................................................ 411 5.1 GRUNDLAGEN....................................................................................................... 411 5.1.1 BILDANALYSEPROZESS................................................................................... 411 5.1.2 PIXELKOORDINATENSYSTEM............................................................................ 413 5.1.3 BILDDATENVERWALTUNG................................................................................ 414 5.1.3.1 BILDPYRAMIDEN....................................................................................... 414 5.1.3.2 DATENFORMATE......................................................................................... 415 5.1.3.3 BILDKOMPRESSION.................................................................................... 417 5.1.3.4 INTEGRALBILDER......................................................................................... 419 5.2 BILDVORVERARBEITUNG......................................................................................... 420 5.2.1 PUNKTOPERATIONEN...................................................................................... 420 5.2.1.1 HISTOGRAMM........................................................................................... 420 5.2.1.2 LOOKUP-TABELLEN................................................................................... 421 5.2.1.3 KONTRASTVERARBEITUNG............................................................................. 422 5.2.1.4 SCHWELLWERTOPERATIONEN........................................................................ 424 5.2.1.5 VERKNUEPFUNGEN VON BILDERN.................................................................. 426 5.2.2 FAERB VERARBEITUNG...................................................................................... 427 5.2.2.1 FARBRAEUME.............................................................................................. 427 5.22.2 FARBTRANSFORMATIONEN............................................................................ 429 5.2.2.3 FARBKOMBINATIONEN................................................................................ 432 5.2.3 FILTERVERFAHREN.......................................................................................... 434 5.2.3.1 ORTS- UND FREQUENZRAUM........................................................................ 434 5.2.3.2 GLAETTUNGSFILTER....................................................................................... 437 5.2.3.3 MORPHOLOGISCHE OPERATIONEN................................................................ 439 5.2.3.4 WALLIS-FILTER........................................................................................... 441 5.2.4 KANTENEXTRAKTION ....................................................................................... 442 5.2.4.1 ABLEITUNGSFILTER 1. ORDNUNG................................................................... 443 5.2A2 ABLEITUNGSFILTER 2. ORDNUNG................................................................... 445 5.2.4.3 LAPLACE-OF-GAUSSIAN-FILTER................................................................... 447 5.2.4.4 SCHAERFEFILTER.......................................................................................... 448 5.2.4.5 HOUGH-TRANSFORMATION......................................................................... 448 5.2.4.6 ERWEITERTE KANTEN-OPERATOREN............................................................... 450 5.2.4.7 SUBPIXEL-INTERPOLATION.......................................................................... 452 5.3 GEOMETRISCHE UMBILDUNG................................................................................. 455 5.3.1 GRUNDLAGEN DER UMBILDUNG...................................................................... 456 5.3.2 GRAUWERTINTERPOLATION.............................................................................. 457 5.3.3 TEXTURIERTE DARSTELLUNGEN......................................................................... 459 5.3.3.1 TEXTURPROJEKTION.................................................................................... 459 5.3.3.2 SYNTHETISCHE BILDER................................................................................ 461 5.4 DIGITALE EINZELBILDAUSWERTUNG......................................................................... 462 5.4.1 NAEHERUNGSWERTE FUER ZIELMARKEN............................................................... 462 5.4.1.1 MOEGLICHKEITEN........................................................................................ 462 5.4.1.2 SEGMENTIERUNG PUNKTFOERMIGER MUSTER................................................... 463 5.4.2 MESSUNG PUNKTFOERMIGER MERKMALE.......................................................... 465 5.4.2.1 BILDSCHIRMMESSUNG............................................................................... 465 5A2.2 SCHWERPUNKTVERFAHREN........................................................................... 465 5.4.2.3 KORRELATIONSVERFAHREN............................................................................ 466 5.4.2.4 KLEINSTE-QUADRATE-ANPASSUNG............................................................... 469 5.4.2.5 STRUKTURELLE MESSVERFAHREN.................................................................... 473 5.4.2.6 GENAUIGKEITSBETRACHTUNGEN................................................................... 477 5.4.3 MERKMALSEXTRAKTION.................................................................................. 478 5.4.3.1 INTEREST-OPERATOREN................................................................................ 478 5A3.2 FOERSTNER-OPERATOR.................................................................................. 479 5A3.3 SUSAN-OPERATOR.................................................................................. 481 5A3.4 FAST-OPERATOR...................................................................................... 482 5.4.3.5 SIFT-OPERATOR....................................................................................... 483 5.4.3.6 AFFINE INVARIANT SIFT (ASIFT).............................................................. 485 5.4.3.7 SURF-OPERATOR...................................................................................... 486 5.5 BILDZUORDNUNG UND 3D-OBJEKTREKONSTRUKTION.................................................. 487 5.5.1 UEBERSICHT................................................................................................... 487 5.5.2 STRATEGIEN ZUR ZUORDNUNG NICHT ORIENTIERTER BILDER ................................. 491 5.5.2.1 CODIERTE MESSMARKEN............................................................................ 491 5.5.2.2 STRUCTURE-FROM-MOTION.......................................................................... 491 5.5.3 AEHNLICHKEITSMASSE..................................................................................... 492 5.5.3.1 SUMMEN VON DIFFERENZEN...................................................................... 492 5.5.3.2 CENSUS UND HAMMING-DISTANZ.............................................................. 493 5.5.3.3 HASHING.................................................................................................. 493 5.5.3.4 NORMIERTE KREUZKORRELATION.................................................................. 494 5.5.3.5 LEAST-SQUARES MATCHING......................................................................... 495 5.5.3.6 EUKLIDISCHE DISTANZ VON MERKMALSVEKTOREN........................................ 495 5.5.4 ZUORDNUNGSVERFAHREN IM STEREOBILDPAAR ................................................. 496 5.5.4.1 ZUORDNUNG MIT EPIPOLARBEDINGUNGEN................................................... 496 5.5.4.2 SEMI-GLOBALES MATCHING ....................................................................... 498 5.5.5 MEHRBILDZUORDNUNG.................................................................................. 501 5.5.5.1 MULTI-VIEW STEREO................................................................................. 502 5.5.5.2 ZUORDNUNG IM ORIENTIERTEN BILDTRIPEL.................................................... 502 5.5.53 ZUORDNUNG IN BELIEBIG VIELEN BILDERN................................................... 504 5.5.5.4 MEHRBILDZUORDNUNG NACH KLEINSTEN QUADRATEN..................................... 505 5.5.6 OBJEKTRAUMBASIERTE ZUORDNUNGSVERFAHREN .............................................. 509 5.5.6.1 OBJEKTGESTUETZTE MEHRBILDZUORDNUNG.................................................... 510 5.5.6.2 MEHRBILDZUORDNUNG MIT OBERFLAECHENRASTEM........................................ 514 5.5.6.3 OBJEKTBASIERTES SEMI-GLOBALES MEHRBILDMATCHING (OSGM) ................. 516 5.5.6.4 WEITERE OBJEKTBASIERTE ZUORDNUNGSVERFAHREN....................................... 518 5.5.7 ZUORDNUNG IN BILDSEQUENZEN.................................................................... 521 5.5.7.1 2D-OBJEKTVERFOLGUNG IN EINZELBILDSEQUENZEN ...................................... 523 5.5.1.2 3D-OBJEKTREKONSTRUKTION AUS EINZELBILDSEQUENZEN .............................. 526 5.5.7.3 OBJEKTVERFOLGUNG IN MEHRKAMERA-BILDSEQUENZEN ................................ 527 5.5.7.4 PRAEDIKTION VON FOLGEPUNKTEN (KALMAN-FILTER) ..................................... 528 5.5.7.5 SIMULTANEOUS LOCALIZATION AND MAPPING (SLAM) ............................... 530 6 MESSAUFGABEN UND MESSSYSTEME........................................................................... 532 6.1 UEBERSICHT.......................................................................................................... 532 6.2 INTERAKTIVE MESS- UND AUSWERTESYSTEME.......................................................... 532 6.2.1 STEREOSKOPISCHE MESSSYSTEME.................................................................. 532 6.2.1.1 DIGITALE STEREOAUSWERTEGERAETE.............................................................. 532 6.2.1.2 DIGITALE STEREOBETRACHTUNGSSYSTEME .................................................... 535 6.2.2 INTERAKTIVE MEHRBILDAUSWERTESYSTEME ..................................................... 537 6.2.2.1 PROGRAMME MIT CAD-FUNKTIONEN ........................................................ 537 6.2.2.2 STRUCTURE-FROM-MOTION-PROGRAMME .................................................... 539 6.2.2.3 INDUSTRIELLE OFFLINE-AUSWERTESYSTEME ................................................. 540 6.2.2.4 E-LEAMING-PROGRAMME........................................................................ 541 6.3 TAKTIL ANTASTENDE SYSTEME................................................................................ 543 6.3.1 MESSPRINZIP.............................................................................................. 543 6.3.2 EINKAMERASYSTEME.................................................................................... 544 6.3.2.1 EINKAMERASYSTEME MIT HANDTASTER ....................................................... 544 6.3.2.2 MESSTASTER MIT INTEGRIERTER KAMERA ...................................................... 545 6.3.3 ZWEI- UND MEHRKAMERASYSTEME............................................................... 546 6.4 LASERBASIERTE MESSSYSTEME.............................................................................. 548 6.4.1 LASERTRIANGULATION..................................................................................... 548 6.4.2 3D-LASERSCANNER....................................................................................... 548 6.4.3 2D- UND 1D-LASERSCANNING....................................................................... 553 6.4.4 VIDEOTACHYMETER UND MULTISTATIONEN ...................................................... 554 6.4.5 LASERTRACKER.............................................................................................. 555 6.4.6 PANORAMASYSTEME MIT LASERDISTANZMESSUNG ........................................... 557 6.5 INDUSTRIELLE SYSTEME ZUR MESSUNG PUNKTFOERMIGER MERKMALE .......................... 558 6.5.1 MOBILE INDUSTRIELLE PUNKTMESSSYSTEME ..................................................... 558 6.5.1.1 OFFLINE-PHOTOGRAMMETRIESYSTEME.......................................................... 558 6.5.1.2 ONLINE-PHOTOGRAMMETRIESYSTEME.......................................................... 561 6.5.1.3 STEREOKAMERASYSTEME ............................................................................ 563 6.5.2 STATIONAERE INDUSTRIELLE ONLINE-MESSSYSTEME.............................................. 565 6.5.2.1 SYSTEM ZUR VERMESSUNG VON ROHRLEITUNGEN.......................................... 565 6.5.2.2 POSITIONIERSYSTEM FUER STAHLPLATTEN......................................................... 566 6.5.2.3 MEHRKAMERASYSTEM MIT PUNKTPROJEKTION............................................... 567 6.6 INDUSTRIELLE SYSTEME ZUR OBERFLAECHENMESSUNG................................................. 568 6.6.1 UEBERBLICK.................................................................................................. 568 6.6.1.1 AKTIVE UND PASSIVE SYSTEME.................................................................. 568 6.6.1.2 OBERFLAECHENSTRUKTUREN........................................................................... 569 6.6.2 STREIFENPROJEKTIONSSYSTEME....................................................................... 570 6.6.2.1 STATISCHE STREIFENPROJEKTION ................................................................... 570 6.62.2 DYNAMISCHE STREIFENPROJEKTION (PHASEN-SCHIEBE-VERFAHREN) ............. 571 6.6.2.3 CODIERTES LICHTSCHNITTVERFAHREN............................................................ 573 6.6.2A APERIODISCHE STREIFENPROJEKTION............................................................ 574 6.6.2.5 EINKAMERASYSTEME MIT STREIFENPROJEKTION............................................ 575 6.6.2.6 MEHRKAMERASYSTEME MIT STREIFENPROJEKTION.......................................... 576 6.6.2.7 PHASOGRAMMETRISEHE SYSTEME ............................................................... 579 6.6.3 SYSTEME MIT PUNKTFOERMIGEN MUSTERN....................................................... 581 6.6.3.1 MEHRKAMERASYSTEME MIT RASTERPROJEKTION............................................ 581 6.6.3.2 MEHRKAMERASYSTEM MIT GITTERPROJEKTION............................................... 581 6.6.3.3 MEHRKAMERASYSTEME MIT MUSTERGRAVUR................................................. 582 6.6.4 SYSTEME MIT STOCHASTISCHEN MUSTERN........................................................ 583 6.6.4.1 ZWEIKAMERASYSTEME MIT ZUFALLSMUSTERPROJEKTION................................. 583 6.6.4.2 OBERFLAECHENERFASSUNG MIT TEXTURFOLIEN ................................................. 583 6.6.4.3 MESSUNG DYNAMISCHER OBERFLAECHENAENDERUNGEN.................................... 584 6.6.5 3D-PROJEKTIONSSYSTEME............................................................................. 587 6.7 ERFASSUNG KOMPLEXER OBERFLAECHEN................................................................... 588 6.7.1 ORIENTIERUNGSMESSUNG MIT OBJEKTPUNKTEN............................................... 588 6.7.2 ORIENTIERUNGSMESSUNG MIT EXTERNEM KAMERASYSTEM .............................. 589 6.7.3 ORIENTIERUNGSMESSUNG MIT MECHANISCHEN SYSTEMEN ............................... 589 6.7.4 ORIENTIERUNGSMESSUNG MIT MECHANISCHEN SYSTEMEN UND PASSPUNKTEN.... 590 6.7.5 VERKNUEPFUNG VON PUNKTWOLKEN................................................................ 592 6.8 LOW-COST-3D-SENSOREN.................................................................................... 594 6.8.1 MESSSYSTEM ZUR GESTENERKENNUNG........................................................... 594 6.8.2 3D-HANDSCANNER....................................................................................... 595 6.8.3 MESSSYSTEME IN MOBILEN ENDGERAETEN....................................................... 595 6.9 SYSTEME ZUR MESSUNG DYNAMISCHER VORGAENGE................................................. 596 6.9.1 RELATIVBEWEGUNGEN ZWISCHEN OBJEKT UND AUFNAHMESYSTEM ................... 597 6.9.1.1 RUHENDES OBJEKT.................................................................................... 597 6.9.1.2 BEWEGTES OBJEKT..................................................................................... 599 6.9.2 AUFNAHME VON KINEMATISCHEN VORGAENGEN............................................... 600 6.9.2.1 KAMERASYSTEM ZUR ROBOTERKALIBRIERUNG ................................................ 600 6.9.2.2 HIGHSPEED-6DOF-SYSTEM..................................................................... 601 6.9.2.3 AUFNAHME MIT HIGHSPEEDKAMERAS........................................................ 602 6.9.2.4 PARTICLE IMAGE VELOCIMETRY.................................................................. 603 6.9.3 BEWEGUNGSANALYSE................................................................................... 604 6.10 MESSSYSTEME AUF MOBILEN PLATTFORMEN............................................................. 605 6.10.1 MOBILE-MAPPING-SYSTEME........................................................................ 605 6.10.2 LUFTBILDAUFNAHMEN IM NAHBEREICH........................................................... 606 6.10.2.1 FLUGSYSTEME.......................................................................................... 606 6.10.2.2 SENSORTECHNIK....................................................................................... 608 6.10.2.3 FLUGPLANUNG.......................................................................................... 609 6.10.2.4 PHOTOGRAMMETRISCHE AUSWERTUNG ......................................................... 611 7 PROJEKTPLANUNG UND OPTIM IERUNG........................................................................ 613 7.1 PROJEKTPLANUNG.................................................................................................. 613 7.1.1 PLANUNGSKRITERIEN...................................................................................... 613 7.1.2 GENAUIGKEITSFRAGEN................................................................................... 614 7.1.3 RESTRIKTIONEN DER AUFNAHMEKONFIGURATION .............................................. 615 7.1.4 GENAUIGKEITSABSCHAETZUNG DURCH SIMULATION ............................................ 618 7.1.4.1 VARIANZ-KOVARIANZ-FORTPFLANZUNG ........................................................ 618 7.1.4.2 MONTE-CARLO-SIMULATION........................................................................ 620 7.1.4.3 UNSCENTED TRANSFORMATION.................................................................... 622 7.1.4.4 BOOTSTRAP-SIMULATION............................................................................. 623 7.1.5 DESIGN DER AUFNAHMEANORDNUNG.............................................................. 624 7.1.5.1 NETZOPTIMIERUNG.................................................................................... 624 7.1.5.2 MASSSTAB................................................................................................. 627 7.2 QUALITAETSKRITERIEN UND GENAUIGKEITSANALYSE .................................................... 629 7.2.1 STATISTISCHE KENNGROESSEN........................................................................... 629 7.2.1.1 INNERE GENAUIGKEIT................................................................................ 629 7.2.1.2 AEUSSERE GENAUIGKEIT............................................................................... 630 7.2.1.3 RELATIVE GENAUIGKEIT............................................................................. 631 7.2.2 MESSTECHNISCHE KENNGROESSEN.................................................................... 632 7.2.2.1 MESSUNSICHERHEIT................................................................................... 632 12.2.2 MESSABWEICHUNG.................................................................................. 632 1.2.23 REFERENZWERT, RICHTIGER WERT UND WAHRER W ERT .................................... 633 7.2.2.4 GENAUIGKEIT.......................................................................................... 633 1.2.2.5 PRAEZISION................................................................................................ 633 7.2.2.6 TOLERANZ................................................................................................. 634 7.2.2.7 AUFLOESUNG.............................................................................................. 634 7.2.3 PRUEFUNG OPTISCHER 3D-MESSSYSTEME ........................................................ 635 7.2.3.1 BEGRIFFSDEFINITIONEN............................................................................... 635 1.23.2 ABGRENZUNG ZU MECHANISCHEN KOORDINATENMESSGERAETEN ..................... 637 7.2.3.3 PRUEFKOERPER.............................................................................................. 638 7.2.3.4 PRUEFUNG PUNKTFOERMIG ANTASTENDER SYSTEME............................................ 640 7.2.3.5 PRUEFUNG FLAECHENHAFT ANTASTENDER SYSTEME.............................................. 644 7.3 STRATEGIEN ZUR KAMERAKALIBRIERUNG................................................................... 647 7.3.1 KALIBRIERVERFAHREN.................................................................................... 647 7.3.1.1 TESTFELDKALIBRIERUNG.............................................................................. 648 13.1.2 PLUMBLINE-KALIBRIERUNG........................................................................ 650 7.3.1.3 SIMULTANKALIBRIERUNG ............ ................................................................ 651 7.3.1.4 SYSTEMKALIBRIERUNG................................................................................ 652 7.3.2 AUFNAHMEKONFIGURATIONEN........................................................................ 652 7.3.2.1 KALIBRIERUNG MIT EBENEM PUNKTFELD....................................................... 653 7.3.2.2 KALIBRIERUNG MIT RAEUMLICHEM PUNKTFELD ............................ 653 13.23 KALIBRIERUNG MIT BEWEGTEM MASSSTAB.................................................... 654 7.3.3 KALIBRIERUNG SPEZIELLER AUFNAHMESYSTEME............................................... 655 7.3.3.1 KALIBRIERUNG VON STEREO- UND MEHRKAMERASYSTEMEN .......................... 655 7.3.3.2 KALIBRIERUNG VON FISHEYE-KAMERAS ....................................................... 656 1 3 3 3 KALIBRIERUNG VON UNTERWASSER-KAMERAS............................................... 657 7.3.4 QUALITAETSKRITERIEN FUER DIE KAMERAKALIBRIERUNG.......................................... 658 7.3.5 PROBLEME BEI DER SIMULTANKALIBRIERUNG.................................................... 659 8 ANWENDUNGSBEISPIELE ............................................................................................. 662 8.1 ARCHITEKTUR, ARCHAEOLOGIE UND DENKMALPFLEGE................................................. 662 8.1.1 PHOTOGRAMMETRISCHE BAUAUFNAHME.......................................................... 662 8.1.1.1 STRICHZEICHNUNGEN.................................................................................. 663 8.1.1.2 3D-GEBAEUDEMODELLE .............................................................................. 664 8.1.1.3 BILDPLAENE UND ORTHOPHOTOS .................................................................... 665 8.1.2 3D-STADT- UND LANDSCHAFTSMODELLE.......................................................... 666 8.1.2.1 STADTMODELLE......................................................................................... 666 8.1.2.2 ABLEITUNG VON GELAENDEMODELLEN AUS MULTISPEKTRALEN BILDDATEN .......... 667 8.1.2.3 LANDSCHAFTSMODELL AUS LASERSCANNING UND PHOTOGRAMMETRIE............... 669 8.1.3 SKULPTUREN UND MUSEUMSOBJEKTE .............................................................. 670 8.1.3.1 STATUEN UND SKULPTUREN........................................................................... 671 8.1.3.2 VERMESSUNG DER BREMER HANSE-KOGGE ................................................. 674 8.1.4 ARCHAEOLOGISCHE AUSGRABUNGEN................................................................. 676 8.1.4.1 3D-DOKUMENTATION VON POMPEJI ........................................................... 676 8.1.4.2 HADRIANSTEMPEL....................................................................................... 677 8.1.4.3 GRABKAMMER OTZING............................................................................... 678 8.1.5 BILDMOSAIKE.............................................................................................. 679 8.1.5.1 BILDMOSAIKE ZUR KARTIERUNG VON DINOSAURIERSPUREN............................. 679 8.1.5.2 ZENTRALPERSPEKTIVE BILDMOSAIKE ............................................................ 680 8.2 INGENIEURVERMESSUNG UND BAUWESEN............................................................... 681 8.2.1 3D-ERFASSUNG KOMPLEXER OBJEKTE............................................................ 681 8.2.1.1 AS-BUILT-DOKUMENTATION ....................................................................... 681 8.2.1.2 BUILDING INFORMATION MODELING ............................................................. 682 8.2.1.3 TREPPENVERMESSUNG................................................................................ 683 8.2.2 DEFORMATIONSMESSUNGEN.......................................................................... 684 8.2.2.1 DEFORMATIONSMESSUNGEN AN BETONWANNEN ............................................ 685 8.2.2.2 ERFASSUNG VON ROTORBLAETTEM AN WINDENERGIEANLAGEN ........................... 686 8.2.3 MATERIALPRUEFUNG........................................................................................ 688 8.2.3.1 OBERFLAECHENMESSUNG AN MAUERFUGEN .................................................... 688 8.2.3.2 BAUPHYSIKALISCHE BELASTUNGSVERSUCHE .................................................. 689 8.2.4 DACH- UND FASSADENVERMESSUNG............................................................... 690 8.3 INDUSTRIELLE MESSTECHNIK................................................................................... 691 8.3.1 KRAFTWERKS-UND ANLAGENBAU................................................................... 691 8.3.1.1 WINDKRAFTANLAGEN................................................................................... 691 8.3.1.2 TEILCHENBESCHLEUNIGER............................................................................ 693 8.3.2 LUFT-UND RAUMFAHRTINDUSTRIE................................................................... 694 8.3.2.1 VORRICHTUNGSBAU..................................................................................... 694 8.3.2.2 FERTIGUNGSKONTROLLE................................................................................. 695 8.3.2.3 ANTENNENVERMESSUNG........................................................................... 695 8.3.3 AUTOMOBIL- UND FAHRZEUGBAU .................................................................. 697 8.3.3.1 RAPID PROTOTYPING UND REVERSE ENGINEERING......................................... 697 8.3.3.2 FAHRZEUGSICHERHEITSVERSUCH................................................................... 698 8.3.3.3 FAHRZEUGDEFORMATIONEN......................................................................... 701 8.3.4 SCHIFFBAU.................................................................................................. 701 8.4 MEHRMEDIENPHOTOGRAMMETRIE.......................................................................... 702 8.4.1 VERMESSUNG VON WASSEROBERFLAECHEN ....................................................... 702 8.4.2 UNTERWASSER-SCHWEISSNAHTMESSUNG.......................................................... 704 8.5 MEDIZIN............................................................................................................ 705 8.5.1 FLAECHENHAFTE OBJEKTERFASSUNG.................................................................. 706 8.5.2 NAVIGATIONSSYSTEME.................................................................................. 707 8.6 SONSTIGE ANWENDUNGSBEREICHE......................................................................... 709 8.6.1 FORENSISCHE ANWENDUNGEN....................................................................... 709 8.6.1.1 UNFALLVERMESSUNG.................................................................................. 709 8.6.1.2 TATREKONSTRUKTION.................................................................................. 711 8.6.2 NATURWISSENSCHAFTLICHE ANWENDUNGEN .................................................... 711 8.6.2.1 BEOBACHTUNG VON GLETSCHERBEWEGUNGEN............................................... 712 8.6.2.2 ERDWISSENSCHAFTEN................................................................................. 713 8.6.2.3 ENTOMOLOGIE (INSEKTENKUNDE)................................................................ 715 8.6.2.4 VERMESSUNG EINER SEIFENBLASE............................................................... 717 9 LITERATURVERZEICHNIS............................................................................................... 718 9.0 LEHRBUECHER UND MONOGRAPHIEN........................................................................ 718 9.0. 1 PHOTOGRAMMETRIE....................................................................................... 718 9.0. 2 OPTIK, KAMERA-UND AUFNAHMETECHNIK..................................................... 718 9.0. 3 DIGITALE BILD VERARBEITUNG, COMPUTER VISION UND MUSTERERKENNUNG ........ 719 9.0. 4 MATHEMATIK UND 3D-COMPUTERGRAFIK........................................................ 720 9.0. 5 AUSGLEICHUNGSRECHNUNG UND STATISTIK....................................................... 721 9.0. 6 INDUSTRIEMESSTECHNIK, OPTISCHE 3D-MESSTECHNIK, QUALITAETSSICHERUNG ..... 721 9.0. 7 ANWENDUNGEN............................................................................................ 722 9.1 KAP. 1 EINFUEHRUNG............................................................................................ 722 9.2 KAP. 2 MATHEMATISCHE GRUNDLAGEN.................................................................. 724 9.2.1 TRANSFORMATIONEN UND GEOMETRIE ............................................................ 724 9.2.2 AUSGLEICHUNGSRECHNUNG........................................................................... 725 9.3 KAP. 3 AUFNAHMETECHNIK.................................................................................. 726 9.3.1 OPTIK UND ABTASTUNG................................................................................ 726 9.3.2 MODELLIERUNG UND KALIBRIERUNG................................................................ 726 9.3.3 SENSOREN UND KAMERAS............................................................................. 730 9.3.4 SIGNALISIERUNG UND BELEUCHTUNG............................................................... 732 9.4 KAP. 4 ANALYTISCHE AUSWERTEVERFAHREN............................................................ 733 9.4.1 ANALYTISCHE PHOTOGRAMMETRIE.................................................................. 733 9.4.2 BUENDELAUSGLEICHUNG................................................ 735 9.4.3 MEHRMEDIENPHOTOGRAMMETRIE.................................................................. 737 9.4.4 PANORAMAPHOTOGRAMMETRIE....................................................................... 737 9.5 KAP. 5 DIGITALE BILDANALYSE.............................................................................. 738 9.5.1 GRUNDLAGEN UND BILDVERARBEITUNG ........................................................... 738 9.5.2 MUSTERERKENNUNG UND BILDZUORDNUNG ..................................................... 739 9.6 KAP. 6 MESSAUFGABEN UND MESSSYSTEME ......................................................... 743 9.6.1 INTERAKTIVE MESS- UND AUSWERTESYSTEME.................................................. 743 9.6.2 MESSUNG VON PUNKTEN UND KONTUREN........................................................ 744 9.6.3 LASERBASIERTE MESSSYSTEME...................................................................... 745 9.6.4 MESSUNG VON OBERFLAECHEN........................................................................ 746 9.6.5 LOW-COST-3D-SYSTEME............................................................................. 748 9.6.6 DYNAMISCHE UND MOBILE SYSTEME............................................................ 748 9.7 KAP. 7 PROJEKTPLANUNG UND OPTIMIERUNG.......................................................... 750 9.7.1 PROJEKTPLANUNG UND SIMULATION................................................................ 750 9.7.2 QUALITAETSKRITERIEN UND GENAUIGKEITSANALYSE............................................. 751 9.7.3 KAMERAKALIBRIERUNG.................................................................................. 752 9.8 KAP. 8 ANWENDUNGSBEISPIELE........................................................................... 753 9.8.1 ARCHITEKTUR, ARCHAEOLOGIE, STADTMODELLE ............................................ 753 9.8.2 INGENIEUR-UND INDUSTRIEANWENDUNGEN..................................................... 755 9.8.3 MEDIZIN, FORENSIK, NATURWISSENSCHAFTEN.................................................. 757 9.9 SONSTIGE INFORMATIONSQUELLEN........................................................................... 758 9.9.1 NORMEN UND RICHTLINIEN........................................................................... 758 9.9.2 ARBEITSGRUPPEN UND KONFERENZEN............................................................. 758 ABKUERZUNGSVERZEICHNIS................................................................................................ 760 BILDNACHWEIS.................................................................................................................. 763 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