In den letzten drei Beiträgen dieser Blogreihe (Beitrag 1, Beitrag 2, Beitrag 3) haben wir verschiedene Möglichkeiten der Erzeugung von Punktwolken vorgestellt. Es galt herauszufinden, welche Technik für welchen Anwendungsfall ausreichend ist. Eine Bewertung der Qualität ist unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Erzeugungsverfahren schwierig, aber wir versuchen trotzdem ein paar Aussagen über die einzelnen Punktwolken zu treffen.
Unseren direkten Vergleich der Punktwolken haben wir mit der Freeware CloudCompare gemacht. Laserscanner sind etabliert, daher haben wir die Ergebnisse des 3D-Laserscanners als Referenz für den Vergleich gewählt. Wir haben die Punktwolken übereinandergelegt und die Dichte und Genauigkeit der erzeugten Punkte miteinander verglichen.
Die Bewertung zeigte wie erwartet, dass der Laserscanner aufgrund des dichten Punktrasters das genaueste und konstanteste Ergebnis erzeugt.
Bei dem Vergleich wird deutlich, dass die Punktwolke der 360 Grad Kamera ebenfalls sehr gut ist, allerdings teilweise große Lücken bzw. Löcher in der Punktwolke aufweist. Diese entstehen häufig an umfangreichen Details wie Tischen, Stühlen oder Fenstern an denen sich das photogrammetrische Modell aufgrund von Winkel und Bildqualität der Rohdaten zu wenig Referenzpunkte generieren kann. Die gebäuderelevante Modellierung von Wänden, Böden oder Decken funktioniert hingegen sehr gut. Hier werden viele Punkte erzeugt und im Vergleich mit dem professionellen 3D-Laserscanner weichen diese in unserem Testpfad über drei Räume nur wenige Zentimeter (2cm-7cm) zu dem Referenzmodell ab.
Die Erstellung einer Punktwolke von vollständigen Räumen war mit der Realsense Kamera nur bedingt möglich. Daher haben wir eine kleinere Fläche aufgenommen und es mit unserer Referenzpunktwolke (Laserscan) verglichen. Mit den von uns gewählten Parametern des Scans erzeugte die Tiefenkamera auf kurze Distanz (<2m) sehr viele Punkte. Auch hier entstehen in den Wandflächen Abweichungen weniger Zentimeter. Aufgenommene Details im Nahbereich werden sehr genau.
Die Frage für welchen Nutzenden und welchen spezifischen Anwendungsfall sich welche Hardware eignet, ist schwer zu beantworten. Ein Nutzer, der eine Punktwolke als Grundlage für ein zu modellierendes BIM Modell nutz und keine weiteren Referenzen wie Gebäudepläne oder ähnliches zur Verfügung hat, ist vermutlich mit einem professionellen Scan mittels Laserscanner und der entsprechenden Software am besten bedient.
Wenn einem Planer, Sachverständigen oder Handwerker jedoch Grundlagen wie Pläne und Dokumentationen zur Verfügung stehen und es darum geht einzelne Details mit dem Plan abzugleichen, dann reichen eventuell auch einfachere Lösungen wie 360° Kameras aus, um mittels photogrammetrischen Punktwolken oder mit Hilfe von gängigen Softwareprodukten zur Baustellendokumentation Informationen zur Raum- und Bauteildimensionen oder Anomalien aus dem Scan in ein Modell zu übertragen. Hier gilt allerdings, dass bei größeren Scans Referenzpunkte geschaffen werden müssen, um die Ausrichtung der Punktwolke zu kontrollieren, da die Photogrammetrie-Modelle aus 360° Bildern bei größeren Flächen fehleranfällig sind und es beispielsweise in einem Treppenhaus zu einer Lageverdrehung der Teilscans kommen kann.
Nach unseren Erkenntnissen eignen sich Lösungen wie die Tiefenkameras eher zur Abbildung von Konstruktionsdetails. Diese können zur Dokumentation, Nachbildung oder Reproduktion von Details wie beispielsweise im Denkmalschutz sehr nützlich sein.
Wir hoffen, dass diese kleine Blogreihe über unsere getestete Hardware einen Überblick über den derzeitigen Stand der Technik und die Vielfältigkeit der Punktwolkenerzeugung bzw. Bauerfassung gibt. Alles in allem ist die rasante Weiterentwicklung der technischen Möglichkeiten auf diesem Feld sehr innovativ und lässt uns schon heute den Bauprozess in vielen Bereichen unterstützen.
30.09.2021
