Bildverarbeitungbasierte Low-cost-3D-Vermessung von Objekten

Abstract

Die digitale Rekonstruktion realer Objekte ist in diversen Anwendungsgebieten, wie dem Maschinenbau, von großem Interesse. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich daher mit kostengünstigen Methoden zur bildbasierten 3D-Modellierung von Objekten. Im Rahmen dieser Arbeit wurde zu diesem Zweck ein ein 7;03m langer Segelflugzeugrumpf in GFK-Bauweise, mit drei verschiedenen Methoden erfasst und rekonstruiert. Die Erfassung erfolgte mittels Kinect Kameras und einer Smartphonekmaera, für die Rekonstruktion wurden "ReconstructMe", "RTAB-Map" und "Meshroom" genutzt. Die so erzeugten Modelle unterscheiden sich insbesondere im Grad ihrer Vollständigkeit und der aufgetretenen Darstellungsfehler. Eine quantitative Aussage, insbesondere über die Maßhaltigkeit der Modelle, lässt sich nicht treffen. Insgesamt stellte allerdings keines der erzeugten Modelle ein vollständiges und geometrisch äquivalentes Abbild des Flugzeugrumpfes dar. In weiteren Anwendungsbeispielen konnte mit allen vorgestellten Methoden digitale Modelle diverser kleiner Objekte, mit ausreichend markanten Punkten rekonstruiert werden. Die untersuchten Methoden sind, abhängig vom Anwendungsfall, nur bedingt für die Erfassung und Rekonstruktion von Objekten geeignet, insbesondere mit steigender Objektgröße nimmt die Aussagekraft der Ergebnisse ab.

The digital reconstruction of physical objects is of great interest for various applications such as mechanical engineering. Therefore this thesis deals with cost-effective methods of image processing-based 3D modelling of objects. The testcase for this thesis is a 7;03m long glider fuselage. It was captured and reconstructed using three different methods. For capturing both, Kinect Cameras and a smartphonecamera were used, whilst reconstruction was conducted using "Reconstruct-Me", "RTAB-Map" and "Meshroom". The obtained 3D-models particulary differ by their level of detail and the occurance of display errors. A quantitative statement, especially concerning the dimensional tolerance of the models, cannot be made. Overall, none of the obtained models depicts a complete and shape equivalent reconstruction of the fuselage. Aditionally the capturing and reconstruction of small objects with sufficient distinctive points were conducted in further application examples, using the described methods. The evaluated methods for capturing and reconstruction of objects are suitable to a limited extend, depending on the application, the validity of the results decreases especially with increasing object size.