3D Photogrammetri - bei Voxelgrid

Die 3D Photogrammetrie bezeichnet eine Methode zur kontaktlosen Erfassung und Messung physischer Objekte oder Umgebung mittels Bilder. Dabei werden Informationen über Größe, Position und Form von Objekten aus einer Serie von hochauflösenden Fotos extrapoliert und kombiniert. Durch eine Triangulation von Bildern, die aus verschiedenen Blickwinkeln aufgenommen wurden, um eine möglichst flächendeckende Abdeckung eines Objekts zu gewährleisten, werden Abstände von Referenzpunkten innerhalb der Bilder bestimmt. Zur Analyse wird eine spezialisierte Software eingesetzt, die nach solchen gemeinsamen Punkten sucht, um die Zusammensetzung mit diesen zu ermöglichen.

Mithilfe dieser Merkmale können die Positionen der Objekte im Raum berechnet werden. Durch Einbeziehung der Verschiebung der Merkmale bei der Betrachtung aus verschiedenen Blickwinkeln, die sogenannte Parallaxe, können aus den 2D-Bildern auch Informationen über die Tiefe gewonnen werden. Durch die Kombination der so gewonnenen Daten und die Korrelation der unterschiedlichen Merkmale können somit einzelne Punkte generiert und in ein dreidimensionales Koordinatensystem eingesetzt werden. Diese sind dann eindeutig positioniert.
Durch die Zusammenführung vieler dieser Punkte wird eine Punktwolke oder ein 3D-Modell erstellt, dies Form, Struktur und Oberflächendetails des Objekts genau widerspiegelt.

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In diesen Bereichen wird die 3D Photogrammetrie angewendet

Die 3D Photogrammetrie findet Anwendung in den verschiedensten Bereichen, darunter Ingenieur- und Vermessungswesen, Archäologie, Geologie, Architektur, aber auch Gamedesign und virtuelle Realität. Prinzipiell kann jedes Fachgebiet, dies von der Erstellung und Nutzung hochrealistischer 3D-Modelle oder fotorealistischer Umgebungsdarstellungen profitiert, eine Verwendung für Photogrammetrie finden.

In den letzten Jahren konnte ein massiver Fortschritt in der Entwicklung von 3D Photogrammetrie Techniken beobachtet werden, primär getrieben von zwei Faktoren. Einerseits die fortgesetzte Entwicklung, aber auch die stark gestiegene Verfügbarkeit leistungsstarker Kameras mit wenig Rauschen während der Bewegung und hoher Auflösung. Andererseits gab es massive Fortschritte im Bereich von Bildverarbeitungsalgorithmen. Diese Faktoren waren essenziell bei der Formung des effektiven und genauen Werkzeugs, dies die 3D Photogrammetrie heute darstellt. Und die Zukunft sieht gut aus: mit den Fortschritten in Mustererkennung und Bildgenerierung durch LLM (Large Language Model) gestützte Algorithmen.
Nicht zu verachten sind jedoch auch die Verbesserungen in der Verfügbarkeit leistungsstarker Prozessoren und adäquater Hochgeschwindigkeitsspeicherkapazitäten, die entscheidende Schritte in der Profilierung der Technologie zum Einsatz im großen Stil waren.

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Die Umsetzung von Bildern zu Punktwolken durch Photogrammetrie Software

Der Prozess der Photogrammetrie beginnt mit der Aufnahme der benötigten Bilder für die Erstellung eines 3D-Modells. Sobald das Objekt identifiziert wurde, das dargestellt werden soll, müssen Bilder aus so vielen distinkten Blickwinkeln wie möglich aufgenommen werden. Dabei spielt eine entscheidende Rolle, dass alle markanten Merkmale und Details in mehr als einem Winkel sichtbar sind. Je mehr dieser Winkel zur Verfügung stehen, desto genauer das Modell, das erstellt werden kann. Zudem spielen Praktikabilitätsüberlegungen in Rendering und Speicherkapazität eine Rolle bei der oberen Grenze der Bilderanzahl. Je höher die Auflösung der Bilder, desto besser sind diese zur Verarbeitung geeignet. Dabei sind selbst gewöhnliche Handykameras heutzutage in der Lage, gute Ergebnisse zu liefern.

In der Verarbeitung ermöglicht moderne Photogrammetrie Software die Möglichkeit große Datenmenge in kurzer Zeit umzusetzen. Funktionen wie die Unterstützung bei der Erstellung von Bildern, durch Empfehlungen für Positionierung und Kalibrierung von Kameras sind dabei nur eines der Beispiele, wie diese Programme den Nutzer unterstützen.

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Bildanalyse-Algorithmen zur Erkennung und Referenzierung

Zur Verarbeitung werden, unter anderem, stereoskopische Bildanalyse-Algorithmen eingesetzt, die der Erkennung und Referenzierung gemeinsamer Merkmale dienen, um somit geometrische Tiefe bestimmen zu können. Dies dient der Erstellung präziser 3D-Punktwolken, die Oberfläche und Umgebung der erfassten Bilder repräsentieren.

Zum Ausgleich von Fehlerbildern während der Aufnahme werden Bildverarbeitungstechniken eingesetzt, die die Qualität bei der Rekonstruktion sicherstellen sollen. Dies ist vor allem bei Aufnahmen in Bewegung häufig der Fall, da diese Verzerrungen, Rauschen und Beleuchtungsunterschiede beinhalten.

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3D Photogrammetrie Software als Unterstützung

Eine wichtige Rolle spielt daher die Auswahl der richtigen 3D Photogrammetrie Software, die von verschiedenen Überlegungen abhängt. Beispiele hierfür wären die Größe des Projekts, erforderliche Genauigkeiten und verfügbare Ressourcen. Basierend darauf muss dann die Wahl aus dem großen Angebot verschiedener Softwarelösungen getroffen werden.

Open Source Programme

Eine Möglichkeit stellen kostenlose Open Source Offerings wie Meshroom und Visual SFM dar. Sie bieten leicht zu nutzende Photogrammetrie Tools mit vielen Möglichkeiten, speziell für Einsteiger. Gleichzeitig sind sie jedoch nicht so umfassend wie professionelle Photogrammetrie Software. Die Community getriebene Natur der Programme bedeutet auch, dass regelmäßige Updates und Unterstützung keine Garantie sind.

Professionelle Programme wie 3DF Zephyr bieten ein größeres Angebot an Funktionen und kostenlose Versionen, die jedoch stark eingeschränkt sind. Die Nutzung der kostenpflichtigen Vollversionen macht nur Sinn, wenn man professionellen Bedarf dafür hat.

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High End Software

Gleiches gilt für die Angebote im High-End. Programme wie Agisoft Metashape oder Reality Capture bieten die meisten Funktionen, besten Algorithmen und qualitativ hochwertigsten Ergebnisse, die Verwendung in der Erstellung von Virtual Reality, orthographischen Projektionen und georeferenzierten Karten finden. Die gut gestalteten Nutzeroberflächen und Automatisierungen der Software kommen jedoch auch mit einem hohen Preis von über 3.000€ für die Vollversionen der jeweiligen Angebote.

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3D Photogrammetrie bei Voxelgrid

Voxelgrid ist ein Unternehmen, das sich mit der Erfassung und Digitalisierung von Immobilien, Infrastruktur und anderen Objekten befasst. Unser junges Unternehmen mit Firmensitz in München hat sich auf die Weiterentwicklung und Revolutionierung digitaler Erfassungsmethoden spezialisiert. Ziel ist es, Kunden und Partnern hochschnellen Zugang zu detailreichen und qualitativ hochwertigen Daten zu liefern, die auf Wunsch an die Anforderungen des jeweiligen Auftrags angepasst werden können.

Hierzu setzen wir bei Voxelgrid auf die Verwendung modernster LIDAR Systeme in Verbindung mit unserer innovativen Technologie. Mit Hilfe der leistungsstarken Sensoren unserer Geräte sind wir in der Lage äußerst präzise Vermessungen vorzunehmen. Diese können, je nach Wunsch, zu zeichnungsbereiten Punktwolken, Grundrissplänen, Schnittansichten, 3D-Modellen, CAD-Modellen oder fotorealistische 3D-Umgebungen verarbeitet werden.

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Voxelgrid als idealer Partner für die 3D Photogrammetrie

Dabei liegt der Fokus unseres Unternehmens einerseits auf der Bereitstellung der bestmöglichen Erfahrung für unsere Kunden bei der Nutzung unserer Technologie, andererseits auch auf der konstanten Weiterentwicklung dieser. Durch unser stetiges Investment in die Entwicklung von neuen Prototypen und leistungsstärkerer Software arbeiten wir daran, das, was in der Industrie für möglich gehalten wird, immer wieder neu zu definieren. Wir wollen traditionelle Erfassungsmethoden revolutionieren. Durch dieses Commitment zu Qualität und Erfindung sind wir in der Lage, auf immer neue Wünsche und Anforderungen von Kunden und Partnern einzugehen und maßgeschneiderte Lösungen für alle Probleme zu bieten.

Durch diese einzigartige Mischung aus Qualität, Präzision und Kundenzufriedenheit hat sich Voxelgrid Anerkennung in der Branche erarbeitet und wurde bereits mehrfach ausgezeichnet. Wir sind der ideale Partner für Unternehmen, die präzise und zuverlässige Lösungen für 3D-Vermessungen, Bestandsdigitalisierung, Grundrissplanerstellung, virtuelle Walkthroughs oder jegliche andere Anforderung im Bereich der optischen Erfassung benötigen. Wir stehen für herausragende Expertise, innovative Technologien und kundennahe Lösungen mit einem Willen zur Erstklassigkeit.

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Wie wir bei Voxelgrid 3D Photogrammetrie nutzen

Bei Voxelgrid haben wir eines der schnellsten und präzisesten Erfassungssysteme entwickelt, die derzeit verfügbar sind. Durch die Nutzung mobiler Plattformen für unser Erfassungssysteme sind wir in der Lage, kontinuierlich während der Bewegung Daten zu sammeln. Für terrestrische Erfassungsaufträge nutzen wird ein LIDAR System, um Punktwolken der Umgebung zu erstellen, die durch SLAM-Algorithmen bereits zu einem zusammenhängenden Bild kombiniert werden. Je nach den Anforderungen und Wünschen unserer Kunden erstellen wir auch hochauflösende 360° Bilder, die auf die erstellten Punktwolken projiziert werden können.

Ein Problem präsentiert sich jedoch in der Erfassung von Außenbereichen, Dächern oder ähnlichem. Für solche Aufgaben nutzen wir andere Methoden. Wir setzen auf die hohe Mobilität und dreidimensionale Beweglichkeit von Drohnen für die Erfüllung dieser Anforderungen bei der Erstellung von Fassaden- und Dachplänen sowie der Erfassung von Außenanlagen.
Die Herausforderung, die sich bei der Verwendung dieser Drohnen jedoch präsentiert, sind die Limitierungen in der Möglichkeit zur Anbringung von Sensoren. Der Platz zur Montage großer Sensorsysteme an Drohnen ist limitiert, aber auch Überlegungen des Gewichts diverser Sensortypen müssen beachtet werden, speziell bei Kombinationen verschiedener Datenquellen.

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3D Photogrammetrie für die Außenerfassung

Daher nutzen wir für Außenerfassungen Photogrammetrie. Durch die gleichzeitige Erstellung von Punktwolken und der Aufnahme von Bildern entfällt die Notwendigkeit für mehrere Sensortypen zur Erfassung. Somit können weiterhin 3D-Modelle erstellt werden und die Überlegungen über die Limitierungen der Drohnen entfallen, da alle Funktionen in einer hochauflösenden Kamera kombiniert werden können. Die Bilder, die während der Überflüge aufgenommen wurden, werden während der Weiterverarbeitung durch unsere Experten zu Punktwolken umgewandelt. Diese Umsetzung wird von stereoskopischen Bildanalyse-Algorithmen durchgeführt, durch die Referenzierung markanter Merkmale auf verschiedenen Bildern aus mehreren Winkeln. Dies liefert uns wiederum eine Punktwolke, auf die wir die gewonnenen Bilder projizieren können, um somit hochaufgelöste und vermessungsbereite, 3D-Modelle zu erstellen.

Diese 3D-Modelle stellen die hochwertigste Möglichkeit dar, die Realität in digitalen Daten einzufangen. Dank unserer firmeneigenen Software sind viele Schritte dieser Verarbeitung automatisiert. Durch den Einsatz verschiedener Verarbeitungsalgorithmen, Computer Vision und maschinellen Lernens sind wir in der Lage schnell und fehlerfrei große Mengen an Daten zu verarbeiten. Alle Schritte während des Processings werden dabei bei Voxelgrid durchgeführt. Für Kunden entsteht kein Mehraufwand und sie profitieren von unserem Fachwissen und unserer Qualitätsgarantie.

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Der Nutzen von 3D Photogrammetrie und fotorealistischen 3D-Modellen

In der Photogrammetrie bietet sich eine hochwertige Methode zur Erfassung und Rekonstruktion von dreidimensionalen Objekten der Umgebung. Mit der richtigen Ausstattung kann fast alles in eine digitale Umgebung geholt werden. Dort kann eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten in den verschiedensten Bereichen umgesetzt werden. Virtuelle Touren von Immobilien, Planung von Bau- und Renovierungsprojekten oder die Erstellung von visuell faszinierenden Welten für Film und Gaming Industrie sind nur einige Beispiele für die Einsatzmöglichkeiten der hochgenauen und detailgetreuen Visualisierungen und Simulationen, die durch diese Technologie möglich gemacht werden.

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Voxelgrid ist Ihr Partner für 3D Photogrammetrie

Probleme sind häufig die Wahl der richtigen Software, das Erlangen des Knowhows in deren Umgang sowie der Zugriff auf die Daten für die Verarbeitung. Es bietet sich daher an, nach einem Partner zu suchen, der das nötige Fachwissen und die Ausrüstung hat, um Ihre Wünsche zu erfüllen. Wir bei Voxelgrid stehen Ihnen gerne mit all unseren Möglichkeiten zur Seite und beraten sie, damit sie wissen, welche unserer Lösungen Ihren Anforderungen am besten entspricht. Kontaktieren Sie uns einfach und wir werden Ihnen helfen, den nächsten Schritt in der Digitalisierung zu machen.
Treten Sie jetzt ein in eine fotorealistische, digitale Welt, gemeinsam mit Voxelgrid!

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