SfM-Photogrammetrie

Structure-from-Motion-(SfM)-Photogrammetrie ist ein automatisiertes Verfahren, mit dem aus vielen überlappenden 2D-Fotos die 3D-Struktur einer Szene und zugleich die Kamerapositionen rekonstruiert werden. Sie gehört zur Photogrammetrie und nutzt Algorithmen aus der Computer Vision, um aus Bildüberlappung und Parallaxe dichte 3D-Punktwolken und Modelle zu erzeugen.

Zur Generierung von hyperskaligen Landschaftsmodellen kann die Technik Punktwolkendaten liefern, die in Dichte und Genauigkeit mit denen vergleichbar sind, die durch terrestrisches und luftgestütztes Laserscanning erzeugt werden, jedoch zu einem Bruchteil der Kosten.

Es kann eine ganze Reihe von Digitalkameras verwendet werden, darunter digitale Spiegelreflexkameras, kompakte Digitalkameras und sogar Smartphones. Im Allgemeinen lassen sich jedoch mit teureren Kameras, die über Objektive mit höherer optischer Qualität verfügen, Daten mit höherer Genauigkeit erzielen. Die Technik bietet daher spannende Möglichkeiten, die Oberflächentopographie in beispielloser Detailgenauigkeit zu charakterisieren und mit multitemporalen Daten Höhen-, Positions- und Volumenänderungen zu erkennen, die symptomatisch für Prozesse an der Erdoberfläche sind.

Bei der Kontrolle, Dokumentation und Erhaltung des Weltkulturerbes wird SfM eingesetzt, um Situationen sowie Planungs- und Instandhaltungsmaßnahmen und -kosten, Kontrolle und Restaurierung richtig einzuschätzen. Da oft erhebliche Einschränkungen hinsichtlich der Zugänglichkeit des Standorts bestehen und es unmöglich ist, invasive Vermessungspfeiler zu installieren, die den Einsatz traditioneller Vermessungsverfahren nicht zulassen, bietet SfM einen nicht-invasiven Ansatz für die Struktur, ohne dass eine direkte Interaktion zwischen der Struktur und einem Bediener erforderlich ist. Die Anwendung ist genau, da nur qualitative Überlegungen erforderlich sind.

Darüber hinaus stellt die Structure-from-Motion-Photogrammetrie eine nicht-invasive, hochflexible und kostengünstige Methode zur Digitalisierung historischer Dokumente dar.

Typische Anwendungen (Auswahl)

• Geowissenschaften und Umwelt: Erstellung hochauflösender Geländemodelle, Erosions- und Hangrutschdokumentation, Küsten- und Flussmorphologie, vergleichbar mit terrestrischem oder UAV-LiDAR, aber deutlich kostengünstiger.
• Archäologie, Bauwesen, Denkmalpflege: 3D-Dokumentation von Grabungen, Bauwerken, Fassaden, Kulturgütern und Innenräumen mit normaler Kameraausrüstung.
• Forst- und Agrarbereich: Volumen- und Bestandesabschätzung, Feldstruktur, Pflanzenhöhen und kleine Reliefstrukturen aus Drohnenbildern.
• Industrie, Medien, Forensik: 3D-Modelle für Visualisierung, Film/VFX, Gaming, Reverse Engineering und Unfallrekonstruktion.

Weitere Informationen:

• SfM in Drohnen: Was es bedeutet und wo es eingesetzt wird (Flyeye.io)