Dresden, 06.12.2018
Photogrammetrie mit Smartphone Kameras
Bastian, unser Praktikant und Student der Medieninformatik an der FH Dresden, hat sich in den ersten Wochen seines Praktikums mit der Umwandlung eines realen Objektes in ein 3D Modell befasst. Er hat gefilmt, extrahiert, gemesht und viele andere verrückte Dinge unternommen, um ein ansehnliches 3D Ergebnis zu erhalten. Photogrammetrie ist das Verfahren, das er dabei angewendet hat. Wie es funktioniert und welche notwendigen Schritte ausgeführt werden müssen, um aus einem Video ein 3D Modell zu erstellen, wird er Ihnen nun erläutern. Bastian, du hast das Wort:
Ok. Hallo, liebe BlogleserInnen. Ich möchte Ihnen heute einen kurzen Einblick in die Photogrammetrie mit Smartphones geben:
Kurz zusammengefasst beschreibt Photogrammetrie die Methode, aus Fotografien, die räumliche Lage und die Geometrie von Objekten zu bestimmen. In unserem Fall war das Ziel, ein Objekt mit einer Smartphone Kamera zu filmen und daraus ein digitales 3D Modell anzufertigen. Und um dieses Ziel zu erreichen sind folgende Schritte notwendig.
1. Das Objekt muss von allen Seiten abgefilmt werden.
2. Anschließend wird das Video übertragen und in einzelne Bilder zerlegt.
3. Nun folgt die Feature Extraction, d. h. ein Algorithmus sucht nach Features, also nach Gruppen von Pixeln, die über mehrere Bilder hinweg wiedererkannt werden können.
4. Der nächste Schritt ist das Feature Matching. Hier werden erkannte Features miteinander verglichen und zugeordnet.
5. Im Anschluss wird mithilfe der einander zugeordneten Features die ursprüngliche Kameraposition trianguliert und eine spärliche Punktwolke gebildet - Structure from Motion
6. Im nächsten Punkt Multi View Stereo können aufgrund der bekannten Kamerapositionen Tiefeninformationen gewonnen und somit kann die Punktwolke verdichtet werden.
7. Daraufhin kann ein Mesh, also das eigentliche Modell erstellt werden.
8. Und schlussendlich erfolgt das Texturing, d. h. das Mesh wird mit einer Textur versehen und die 3D Modellierung ist abgeschlossen.
Das klingt jetzt alles sehr logisch und simpel, allerdings muss man einige Dinge berücksichtigen. Beispielsweise ist es sehr wichtig bei der Aufnahme des Videos darauf zu achten, dass das Objekt vor einem neutralen Hintergrund steht. Außerdem sollten spiegelnde Flächen sowie einfarbig und glatt Oberflächen am Objekt vermieden werden.
Ich habe mit verschiedenen Programmen gearbeitet, z. B. COLMAP (für Schritt 3-5) und openMVS (ab Schritt 6) . Außerdem möchte ich noch kurz erklären, warum wir unsere Aufnahmen des Objektes mit einer Smartphone Kamera gemacht haben. Uns war wichtig, zu überprüfen, ob Photogrammetrie mit der recht geringe Auflösung eines Handycam und der viel größere Bildunschärfen durch das Video ein akzeptables Ergebnis bringen kann.
Wenn Sie Fragen zu dem Artikel haben oder auch gern ein Praktikum bei uns absolvieren möchten, können Sie uns gern jederzeit kontaktieren.
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