Benutzer:Dirk Hünniger/Rüben
Einleitung
[Bearbeiten]Das Volumen eines Zuckerrübenhaufens wurde mit Hilfe eines photogrammetrischen Verfahrens bestimmt.
Datenaufnahme
[Bearbeiten]Hierzu wurde der Haufen zweifach von einem ferngesteuerten Helikopter umflogen. Hierbei wurden von einer stets auf den Haufen ausgerichteten Lumix GX1 mit einer Frequenz von ca. 2 Hz Aufnahmen in maximaler Auflösung angefertigt. Bei der ersten Umfliegung wurde die Lumix GX1 auf die Flanken des Haufens und den Untergrund neben dem Haufen gerichtet. Bei der zweiten Umfliegung wurden wurde die Kamera auf den gesamten Haufen gerichtet. Die Flughöhe betrug ca. 10 m. Es ist wichtig bei der Umfliegung darauf zu achten, dass der Abstand vom Fußpunkt der Lotes durch die Kamera zum Haufen mindestens 15m beträgt. Ferner muss die Sicht auf den Haufen stets frei sein. Es wurden insgesamt etwa 800 Bilder aufgenommen. Es ist zu beachten das die Rechenzeit sich proportional zum Quadrat der Anzahl der Bilder verhält. Auf einem Desktop PC mit einem I5 Vierkernprozessor betrug die Rechenzeit für die 800 verarbeiteten Bilder bereits zwischen 24 und 48 Stunden. Die Anzahl der Bilder kann daher kaum noch vergrößert werden.
Kalibrationsquelle
[Bearbeiten]Um die Längen absolut kalibrieren zu können. Wurde ein Pappkasten der Maße 72cm x 49 cm x 13 cm welcher mit einem Sierpinski-Teppichmuster beklebt wurde mit aufgenommen. Der Helikopter wurde einige Sekunden in einer Höhe von 2 m über dem Karton gehalten und dann langsam auf seine Flughöhe gebracht. Der Karton wurde ca 1 m vor dem Rübenhaufen auf den Boden gestellt. Es ist wichtig, dass es Aufnahmen vom Karton zusammen mit dem Rübenhaufen gibt damit diese zusammen auf ein 3D Bild kommen können.
Datenauswertung
[Bearbeiten]Die Bilder wurden in das Programm VisualSFM geladen. Die Funktion Pairwise Matching wurde gestartet. Diese benötigte mehr als 24 Stunden. Die Funktion Sparse Rekonstruktion wurde gestartet diese lieferte nach wenigen Stunden eine Punktwolke. Diese wurde als ply Datei gespeichert. Ein Versuch einer Dense Reconstruction mittels pmvs wurde unternommen, führte jedoch zu keinen brauchbaren Ergebnissen. Die ply Datei wurde in Meshlab geladen. Punkte die nicht zum Haufen gehörten wurden mit dem Markierungswerkzeug von Hand markiert und gelöscht. Anschießend wurde unter Filters, Remashing Simplification and Reconstruction die Funktion Surface Reconstruction Ball Pivoting ausgeführt. Anschließend wurde durch Anklicken des Buttons mit dem blauen Zylinder das Flächenmodell dargestellt. Nun wurde unter Filters, Sampling die Funktion Poisson Disk Sampling aufgeführt wobei der Parameter Number of Samples auf 10000 gesetzt wurde. Angießend wurde der Layera Dialog durch View Show Layers Dialog geöffnet. Dort wurde das ursprünglich ply File durch Rechtsklick delete current mesh entfernt. Durch Anklicken des Punkte Buttons einige Buttons links vom oben erwähnten Zylinder Button wurde das Poisson Mesh dargestellt. Anschließend wurde erneut Ball Pivoting durchgeführt und anschließend das erste brauchbare Mesh durch Drücken des Buttons unmittelbar links neben dem oben erwähnten Zylinderbutton dargestellt. Dieses Mesh wurde dann unter Files Export Mesh As wieder als ply Datei exportiert. Dieses Mesh wurde mit dem Programm Remesh2.1 Alpha geöffnet. Dort wurde die Funktion Algorithms, Fill Holes ausgeführt und das Ergebnis wieder als ply File gespeichert. Anschließend wurde das Programm Meshlab neu gestartet und das soeben mit Remesh erzeugte Mesh geöffnet. Von diesem Mesh wurde erneut ein Poisson Disk Sampling mit 10000 Samples durchgeführt. Dann wurde wieder der Layer Dialog geöffnet und das ply Mesh mittels Rechtsklick delete current mesh entfernt. Anschließend wurde erneut ein Ball Pivoting durchgeführt um das endgültige Mesh zu erhalten. Unter Filters, Quality Measures and Computations wurde Compute Geometric Measures durchführt. Im Textfenster im rechten unteren Bereich findet man durch nach oben Scrollen nun das Volumen. Als konkrete Zahl fand ich . Dieses Volumen ist jedoch in Einheiten des Modells bemessen. Diese müssen noch in Kubikmeter umgerechnet werden. Hierzu muss das von VisualSFM erstellte Mesh erneut geöffnet werden. Man sucht dort den Pappkarton und misst die längste Kante mit den Maßband Button in Meshlab aus. Hierzu muss der Layers Dialog geöffnet sein. Das Ergebnis erscheint im Textfenster rechts unten. Ich erhielt eine Länge von 0.303. Die Länge dieser Kante beträgt wie ich durch Messung mit einem Gliedermaßstab am realen Pappkarton nachweisen konnte 72 cm. Das Volumen ergibt sich demnach zu.
Mit dem Maßband Button von Meshlab kann ebenfalls die Grundfläche des Rübenhaufens bestimmt werden. Um die Höhe des Rübenhaufens zu bestimmen wurde das Punktauswahlwerkzeug von Meshlab verwendet. Es wurden 3 Punkte am Boden des Haufens (b) und ein Punkt an der Decke (d) des Haufens verwendet. Die Punkte wurden als Vektoren verstanden. Die Höhe des Haufens ergibt sich dann nach.
