WO2009024129A1 - Signalmarken und verfahren zur photogrammetrischen vermessung von geometrisch unregelmässigen objekten - Google Patents

Signalmarken und verfahren zur photogrammetrischen vermessung von geometrisch unregelmässigen objekten Download PDF

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WO2009024129A1
WO2009024129A1 PCT/DE2008/001345 DE2008001345W WO2009024129A1 WO 2009024129 A1 WO2009024129 A1 WO 2009024129A1 DE 2008001345 W DE2008001345 W DE 2008001345W WO 2009024129 A1 WO2009024129 A1 WO 2009024129A1
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signal
marks
signal marks
mark
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PCT/DE2008/001345
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French (fr)
Inventor
Klaus Rinn
Michael Kreutzer
Stephan Drescher
Gerlinde Huhn
Klaus Wüst
Berthold Franzen
Original Assignee
Fachhochschule Giessen-Friedberg
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Publication date
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C11/00—Photogrammetry or videogrammetry, e.g. stereogrammetry; Photographic surveying
    • G01C11/04—Interpretation of pictures

Definitions

  • the invention is a method of photogrammetric (surveying based on photographic imaging) measurement of irregular, three-dimensional objects. Furthermore, signal marks are described, which are applied to the surface of the object. As a result, the circumferential shape of the object can be determined by means of computational evaluation.
  • measuring marks are used for measuring the object.
  • the disadvantage of this invention lies in the numerical designation of the measuring marks, whereby the number recognition of the mark represents an increased expense.
  • the object of the present invention is to determine the extensive shape of irregular objects by means of signal marks and a method based on photogrammetric evaluation.
  • the signal marks contain intersecting colored lines, forming crossings.
  • the intersections have two line shares per line that go beyond the intersection.
  • the lines are arranged so that a completely enclosed area is created.
  • the area enclosed by the lines and that between two lines can be used for labeling.
  • the label can consist of a two-dimensional barcode or alphanumeric characters or a combination of both.
  • To determine the orientation of the signal mark a colored mark is placed in the labeling area.
  • the lines can also be arranged so that the orientation of the mark can be determined.
  • each signal mark is visible at least once, preferably three times in the photos
  • signal tags are glued to the tree trunk (see Fig. 1). These include rectangular intersections of purple lines, a purple marker for orientation, and a caption.
  • the caption contains a two-dimensional barcode containing the following information with an error correction according to Hamming: numbering, geometric base of the object (here cylinder), size of the signal mark (here 5x3 cm) and type of signal mark (here tree or measuring device).
  • the object (tree trunk) is now photographed several times, overlapping, sequentially, so that each photo at least two signal marks, each signal mark on three photos and at least one signal mark of the current photo on three of the following photos is visible. For each photo, the following steps are now performed:
  • the label now includes the numbers of the signal marks, the size (5x3cm), the geometric base (cylinder), the type (tree trunk) and additional information, such as the name of the tree. the distance is known.
  • the further steps include:
  • Interpolation of the areas between the signal marks corresponding to the geometric base of the object (here using arcs instead of lines). These steps are repeated until all images and thus all signal marks are detected.
  • To measure a correction of the position of the signal marks is carried out by means of bundle compensation and then measured the object. It is also possible to determine the deviations from the geometric base of the object.
  • the meter includes measurements using sound waves (infra, hearing, ultrasound, hypersonic waves) or microwaves.
  • sound waves infra, hearing, ultrasound, hypersonic waves
  • microwaves microwaves
  • each ultrasonic measuring instrument is magnetically attached to a signal mark (see Fig. 2).
  • This signal mark contains acute-angled, right-angled and or obtuse intersections of blue lines and a label inside and / or outside the lines.
  • the label contains alphanumeric characters that include the following information: numbering, object geometric base (cylinder), size of the signal mark (5x10 cm), type of signal mark (ultrasound meter) and distance of the signal mark from the tree surface (5 cm).
  • the same data is also integrated into the label as a two-dimensional barcode.
  • signal marks are also glued to the tree (see Fig. 3).
  • the tree signal marks are equipped with intersections of purple lines, a blue marker for orientation and a label.
  • the caption contains a two-dimensional barcode that includes the following information with an Hamming error correction: numbering, geometrical base of the object (cylinder), size of the signal mark (5x3 cm) and type of signal mark (tree trunk).
  • the object (tree trunk with measuring devices) is now photographed several times, overlapping, so that each photo has at least two signal marks, each signal mark on four photos and a signal mark of the current photo on five of the following photos visible. For each photo, the following steps are now performed:
  • the inscription contained the numbers of the signal marks, the size (here 5x3cm or 5x10cm), the geometric base of the object (here cylinder), the species (here tree trunk or ultrasound meter) and the ultrasonic distance of the signal mark to the tree surface (5 cm).
  • the signal marks are positioned to each other and in space due to the size and perspective arrangement.
  • the areas that lie between the signal marks are interpolated according to the geometric base (here cylinder), ie in this case, one does not take straight lines but arcs to connect the intermediate pieces. These steps are repeated until all images and thus all signal marks have been detected. The positions of the signal marks are corrected by bundle compensation. Then the object is geometrically measured.
  • the geometric base here cylinder
  • the accurate determination of the positioning of the ultrasonic measuring devices with respect to the tree trunk are possible by the signal marks on the ultrasonic measuring devices.
  • the exact position of the Einstrahlmens can be determined which part of the tree trunk is examined by the ultrasonic measuring device.
  • the wood density in the partial area can be measured.
  • the fact that a wood density per examined tree segment can be specified, the weight of the measured tree segment can be determined.
  • signal marks For the detection of the situation of objects in forensics e.g. at a crime scene, signal marks, or, if the size of the piece of evidence is appropriate, are covered with signal marks or e.g. for small or more closely spaced pieces of evidence, place the signal mark at a distance from the piece of evidence (see Figure 4).
  • the signal marks include purple line intersections, a purple marker for orientation and a label.
  • the label contains a two-dimensional barcode that includes the following information with an error correction according to Hamming: numbering, size of the signal mark (here 5x3 cm) and type of signal mark (here coin or vessel).
  • the label now includes the numbers of the signal marks, size (5x3cm), type (exhibit), location, date, time and additional information, such as the distance of the signal mark to the piece of evidence, the reference edge or reference corner known.
  • the signal marks are positioned to each other and in space, based on the size and perspective arrangement. These steps (localization to positioning) are repeated until all images and thus all signal marks are detected. To measure a correction of the position of the signal marks is performed by means of bundle compensation and then measured the scene with the evidence.
  • signal marks of a suitable size of the find are glued with signal marks or e.g. In the case of small or multiple finds located close to one another, the signal mark is placed at a distance from the find (see Fig. 4).
  • the signal marks include purple line intersections, a purple marker for orientation and a label.
  • signal marks according to Fig. 5 are used for coins.
  • the label contains a two-dimensional barcode which includes the following information with an error correction according to Hamming: numbering, size of the signal mark (here 5x3 cm) and type of signal mark (here coin or vessel).
  • the object (find area) is now photographed several times, overlapping, sequentially, so that each photo at least two signal marks, each signal mark on five photos and at least one signal mark of the current photo on four of the following photos is visible. For each photo, the following steps are now performed:
  • the label now shows the numbers of the signal marks, the size (5x3cm), the type (coin), the location, the date, the time and additional information, such as a the distance of the signal mark to the find piece, the reference edge or reference corner known.
  • the signal marks are positioned to each other and in space, based on the size and perspective arrangement.
  • the geometry of the concrete pillar segment must first be determined.
  • signal marks are glued to the concrete pier (see Fig. 1). These include rectangular intersections of purple lines, a purple marker for orientation, and a caption.
  • the caption contains a two-dimensional barcode containing the following information with an error correction according to Hamming: numbering, geometric base of the object (here cylinder), size of the signal mark (here 5x3 cm) and type of signal mark (here concrete pier or gauge).
  • the object (concrete pier) is now photographed several times, overlapping, sequentially, so that each photo at least two signal marks, each signal mark on three photos and at least one signal mark of the current photo on three of the following photos is visible. For each photo, the following steps are now performed:
  • the inscription now shows the numbers of the signal marks, the size (5x3cm), the geometric base (cylinder), the type (concrete pillars) and additional information, such as: the distance is known.
  • the further steps include:
  • the geometry of the metal pipe segment must first be determined.
  • signal marks are glued to the metal tube (see Fig. 1). These include rectangular intersections of purple lines, a purple marker for orientation, and a caption.
  • the caption contains a two-dimensional barcode containing the following information with an error correction according to Hamming: Numbering, geometric base of the object (here cylinder), size of the signal mark (here 5x3 cm) and type of signal mark (here metal tube or measuring device).
  • the object (metal tube) is now photographed several times, overlapping, sequentially, so that each photo at least two signal marks, each signal mark on three photos and at least one signal mark of the current photo on three of the following photos is visible.
  • each photo the following steps are now performed:
  • the label now includes the numbers of the signal marks, the size (5x3cm), the geometric base (cylinder), the type (metal tube) and additional information, such as the nameplate. the distance is known.
  • the further steps include:
  • the objects are now photographed several times, overlapping, sequentially, so that each photo at least two objects, each object on five photos and at least one Object of the current photo is visible on four of the subsequent photos.
  • the following steps are now performed:
  • Fig. 1 signal marks (101 line, 103 lettering two-dimensional barcode, 104 intersection, 105 lettering alphanumeric characters)
  • Fig. 2 signal marks (201 line, 202 orientation mark, 203 caption two-dimensional bar code, 204 intersection)
  • Fig. 3 signal marks (301 line, 303 inscription two-dimensional barcode, 304 intersection)
  • Fig. 4 signal marks (401 line, 402 orientation mark, 403 two-dimensional barcode label, 404 intersection)
  • signal marks (501 line, 502 orientation mark, 503 lettering two-dimensional barcode, 504 intersection) 6 object with signal marks (601 signal marks on the object and ultrasonic measuring device, 602 irregular object, 603 ultrasonic measuring device)

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
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Abstract

Bei der Erfindung werden Signalmarken auf die Oberfläche eines Objektes angebracht. Durch eine entsprechende Farbgebung heben sich diese Signalmarken von der Umgebung ab. Mit Hilfe der Positions- und Orientierungsmarkierungen ist eine Perspektivenkorrektur möglich und der zweidimensionale Barcode ermittelbar. Im zweidimensionalen Barcode können neben der Nummerierung auch Zusatzinformationen wie geometrischer Grundkörper des Objektes und Größe und Art der Signalmarke gespeichert werden. Durch die Aufnahme vieler überlappender Bilder ist durch das Zusammensetzen der Bilder anhand der nummerierten Signalmarken die Form des unregelmäßigen Objektes ermittelbar.

Description

Beschreibung und Einleitung des allgemeinen Gebietes der Erfindung
Die Erfindung stellt ein Verfahren zur photogrammetrischen (Vermessung aufgrund der fotografischen Abbildung) Vermessung von unregelmäßigen, dreidimensionalen Objekten dar. Weiterhin werden Signalmarken beschrieben, die auf die Oberfläche des Objektes angebracht werden. Dadurch ist die umfängliche Form des Objektes mittels rechentechnischer Auswertung ermittelbar.
Stand der Technik
Die Vermessung von Objekten auf Grundlage von fotografischen Abbildungen (Pho- togrammetrie) wird nach DE 19639999C2 durch die Projektion von Messformen auf das Objekt mit anschließender Erkennung dieser Formen und Berechung des Objektes durch perspektivische Korrektur realisiert. Analog werden in DE10049926A1 Objekte durch Aufnahme von überlappenden Bildern vermessen. In DE19916978C1 werden zur Herstellung von orthopädischen Prothesen unregelmäßige Objekte vermessen. Hierbei werden Konturlinien projiziert und mit einem Referenzgegenstand aufgenommen. Nachteilig bei diesen Erfindungen ist, dass dieses Verfahren mit den projizierten Strukturen nur schwierig bei Tageslicht anwendbar ist.
Nach DE 19728513A1 werden Messmarken zur Vermessung des Objektes eingesetzt. Der Nachteil dieser Erfindung liegt in der numerischen Bezeichnung der Messmarken, wodurch die Nummernerkennung der Marke einen erhöhten Aufwand darstellt.
In DE 10112732C2 werden die Objekte mittels Würfel markiert und anschließend aufgrund der Lage der Würfel das Objekt erkannt. Diese Methode hat den Nachteil, dass bedingt durch die hervorstehenden Würfel bestimmte Bereiche der Oberfläche nicht sichtbar sind und die Würfel nur wenig Platz für Informationen bieten.
Aufgabe
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die umfängliche Form von unregelmäßigen Objekten mittels Signalmarken und einem Verfahren zu ermitteln, das auf photo- grammetrischer Auswertung basiert. Lösung der Aufgabe
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Signalmarken mit Positions- und Orientierungsmarkierungen sowie einer Beschriftung. So enthalten die Signalmarken sich schneidende, farbige Linien, wodurch Kreuzungen gebildet werden. Die Kreuzungen haben je Linie zwei Linienanteile die über den Schnittpunkt hinausgehen. Die Linien werden so angeordnet, dass ein vollständig umschlossener Bereich entsteht. Der von den Linien umschlossene und der zwischen zwei Linien bestehende Bereich kann zur Beschriftung verwendet werden. Die Beschriftung kann aus einem zweidimensionalen Barcode oder aus alphanumerischen Zeichen oder einer Kombination aus beiden bestehen. Zur Ermittlung der Orientierung der Signalmarke wird im Beschriftungsbereich eine farbige Markierung angebracht. Es können aber auch die Linien so angeordnet werden, so dass die Orientierung der Marke bestimmbar ist.
Es schließen sich folgende Schritte an:
Anbringung der Signalmarken auf der Oberfläche des Objektes, das mehrmalige, überlappende Fotografieren der Oberfläche mit den Signalmarken, wobei
■ mehrere Signalmarken auf einem Foto,
■ mindestens eine Signalmarke des aktuellen Fotos auf mindestens einem, bevorzugt drei der nachfolgenden Fotos und
■ jede Signalmarke mindestens einmal, bevorzugt dreimal auf den Fotos sichtbar ist,
Erkennung der Signalmarken auf dem aktuellen Foto anhand der Farbe und oder
Kreuzungen,
Ermittlung der Lage der Signalmarken und Erkennung der Perspektive durch
Auswertung der Kreuzungen,
Auslesen der perspektivisch korrigierten Beschriftung (Nummerierung, Art und
Größe der Signalmarken, geometrischer Grundkörper des Objektes)
Positionierung der Signalmarken zueinander und im Raum, aufgrund der
Größenangaben und perspektivischen Anordnung,
Wiederholung der Schritte Erkennung der Signalmarken bis Positionierung der
Signalmarken für alle Fotos und damit für alle Signalmarken,
Korrektur der Position der Signalmarken mittels Bündelausgleich. Das Verfahren wird auch ohne Signalmarken angewendet. Eine Markierung der zu vermessenden Gegenstände ist möglich, aber nicht notwendig. Ausführungsbeispiele
Beispiel 1
Zur Abschätzung der Stabilität eines Baumstamms muss zuerst die Geometrie des Baumsegments ermittelt werden. Dazu werden am Baumstamm Signalmarken angeklebt (siehe Abb. 1 ). Diese enthalten rechtwinklige Kreuzungen von violetten Linien, eine violette Markierung zur Orientierung und eine Beschriftung. Die Beschriftung enthält einen zweidimensionalen Barcode der folgende Informationen mit einer Fehlerkorrektur nach Hamming umfasst: Nummerierung, geometrischer Grundkörper des Objektes (hier Zylinder), Größe der Signalmarke (hier 5x3 cm) und Art der Signalmarke (hier Baum oder Messgerät). Das Objekt (Baumstamm) wird nun mehrmalig, überlappend, sequentiell fotografiert, so dass je Foto mindestens zwei Signalmarken, jede Signalmarke auf drei Fotos und mindestens eine Signalmarke des aktuellen Fotos auf drei der nachfolgenden Fotos sichtbar ist. Je Foto werden jetzt die folgenden Schritte durchgeführt:
Lokalisierung der Signalmarken auf dem Foto durch Erkennung der Farbe und/oder Kreuzungen von Linien,
Ermittlung der Lage der Signalmarke und Erkennung der Perspektive durch die Auswertung der Kreuzungen, Auslesen der Beschriftung.
Durch die Beschriftung sind jetzt die Nummern der Signalmarken, die Größe (5x3cm), der geometrische Grundkörper (Zylinder), die Art (Baumstamm) sowie Zusatzinformationen wie z.B. der Abstand bekannt. Die weiteren Schritte umfassen:
Positionierung der Signalmarken zueinander und im Raum, aufgrund der Größenangaben und perspektivischen Anordnung und
Interpolation der Bereiche zwischen den Signalmarken entsprechend dem geometrischen Grundkörper des Objektes (hier Verwendung von Bögen anstatt von Linien). Diese Schritte werden solange wiederholt, bis sämtliche Bilder und damit sämtliche Signalmarken erfasst sind. Zur Vermessung wird eine Korrektur der Position der Signalmarken mittels Bündelausgleich durchgeführt und anschließend das Objekt vermessen. Es ist auch möglich die Abweichungen zum geometrischen Grundkörper des Objektes zu bestimmen.
Das Messgerät umfasst unter anderem Messungen mit Hilfe von Schallwellen (Infra-, Hör- .Ultra-, Hyperschallwellen) oder Mikrowellen. Beispiel 2
Zur Ermittlung der Stabilität eines Baumstamms werden mehrere Ultraschallmessgeräte um den Baumstamm gelegt. Jedem Ultraschal I messgerät wird eine Signalmarke magnetisch angeheftet (siehe Abb. 2). Diese Signalmarke enthält spitzwinklige, rechtwinklige und oder stumpfwinklige Kreuzungen von blauen Linien und eine Beschriftung innerhalb und oder außerhalb der Linien. Die Beschriftung enthält alphanumerische Zeichen die folgende Informationen umfassen: Nummerierung, geometrischer Grundkörper des Objektes (Zylinder), Größe der Signalmarke (5x10 cm), Art der Signalmarke (Ultraschallmessgerät) und Abstand der Signalmarke zur Baumoberfläche (5 cm). Die gleichen Daten werden auch als zweidimensionaler Barcode in die Beschriftung integriert. Gleichzeitig werden auch an dem Baum Signalmarken angeklebt (siehe Abb. 3). Die Baumsignalmarken sind mit Kreuzungen von violetten Linien, eine blaue Markierung zur Orientierung und einer Beschriftung ausgestattet. Die Beschriftung enthält einen zweidimensionalen Barcode der folgende Informationen mit einer Fehlerkorrektur nach Hamming umfasst: Nummerierung, geometrischer Grundkörper des Objektes (Zylinder), Größe der Signalmarke (5x3 cm) und Art der Signalmarke (Baumstamm). Das Objekt (Baumstamm mit Messgeräten) wird nun mehrfach, überlappend, fotografiert, so dass je Foto mindestens zwei Signalmarken, jede Signalmarke auf vier Fotos und eine Signalmarke des aktuellen Fotos auf fünf der nachfolgenden Fotos sichtbar ist. Je Foto werden jetzt die folgenden Schritte durchgeführt:
Lokalisierung der Signalmarken auf dem Foto durch Erkennung der Farbe und oder Kreuzungen von Linien,
Ermittlung der Lage der Signalmarke und Erkennung der Perspektive durch Auswertung der Kreuzungen, Auslesen der Beschriftung.
Die Beschriftung enthielt die Nummern der Signalmarken, die Größe (hier 5x3cm oder 5x10cm), der geometrische Grundkörper des Objektes (hier Zylinder), die Art (hier Baumstamm oder Ultraschallmessgerät) und beim Ultraschallmessgerät den Abstand der Signalmarke zur Baumoberfläche (5 cm).
Weiterhin werden die Signalmarken zueinander und im Raum aufgrund der Größenangaben und perspektivischen Anordnung positioniert.
Die Bereiche, die zwischen den Signalmarken liegen werden entsprechend dem geometrischen Grundkörper (hier Zylinder) interpoliert, d.h. in diesem Fall nimmt man keine geraden Linien sondern Bögen, um die Zwischenstücke zu verbinden. Diese Schritte werden solange wiederholt, bis sämtliche Bilder und damit sämtliche Signalmarken erfasst wurden. Die Positionen der Signalmarken werden durch Bündelausgleich korrigiert. Anschließend wird das Objekt geometrisch vermessen.
Weiterhin sind durch die Signalmarken auf den Ultraschallmessgeräten die genaue Ermittlung der Positionierung der Ultraschallmessgeräte in Bezug auf den Baumstamm möglich. Durch die genaue Position des Einstrahlpunktes ist ermittelbar, welchen Teilbereich des Baumstamms vom Ultraschallmessgerät untersucht wird. Mit der Ultraschallmessung ist die Holzdichte in dem Teilbereich messbar. Dadurch dass eine Holzdichte pro untersuchten Baumsegment angegeben werden kann, ist das Gewicht des gemessenen Baumsegmentes bestimmbar.
Beispiel 3
Zur Erfassung der Lage von Gegenständen in der Kriminalistik z.B. bei einem Tatort werden Signalmarken, bei geeigneter Größe des Beweisstücks mit Signalmarken beklebt oder z.B. bei kleinen oder mehreren dicht beieinander liegenden Beweisstücken die Signalmarke in einem Abstand zum Beweisstück angebracht (siehe Abb. 4). Die Signalmarken enthalten Kreuzungen von violetten Linien, eine violette Markierung zur Orientierung und eine Beschriftung. Zur besseren Gruppierung und Unterscheidung der Beweisstücke werden z.B. Signalmarken nach Abb. 5 verwendet. Die Beschriftung enthält einen zweidimensionalen Barcode der folgende Informationen mit einer Fehlerkorrektur nach Hamming umfasst: Nummerierung, Größe der Signalmarke (hier 5x3 cm) und Art der Signalmarke (hier Münze oder Gefäß). Das Objekt (Tatort) wird nun mehrmalig, überlappend, sequentiell fotografiert, so dass je Foto mindestens zwei Signalmarken, jede Signalmarke auf fünf Fotos und mindestens eine Signalmarke des aktuellen Fotos auf vier der nachfolgenden Fotos sichtbar ist. Je Foto werden jetzt die folgenden Schritte durchgeführt:
Lokalisierung der Signalmarken auf dem Foto durch Erkennung der Farbe und/oder Kreuzungen von Linien,
Ermittlung der Lage der Signalmarke und Erkennung der Perspektive durch die Auswertung der Kreuzungen, Auslesen der Beschriftung.
Durch die Beschriftung sind jetzt die Nummern der Signalmarken, die Größe (5x3cm), die Art (Beweisstück), der Fundort, das Datum, die Uhrzeit sowie Zusatzinformationen wie z.B. der Abstand der Signalmarke zum Beweisstück, die Bezugskante oder Bezugsecke bekannt.
Die Signalmarken werden zueinander und im Raum, aufgrund der Größenangaben und perspektivischen Anordnung positioniert. Diese Schritte (Lokalisierung bis Positionierung) werden solange wiederholt, bis sämtliche Bilder und damit sämtliche Signalmarken erfasst sind. Zur Vermessung wird eine Korrektur der Position der Signalmarken mittels Bündelausgleich durchgeführt und anschließend der Tatort mit den Beweisstücken vermessen.
Beispiel 4
Zur Erfassung der Lage von Gegenständen bei einer Ausgrabung werden Signalmarken bei geeigneter Größe des Fundstücks mit Signalmarken beklebt oder z.B. bei kleinen oder mehreren dicht beieinander liegenden Fundstücken die Signalmarke in einem Abstand zum Fundstück angebracht (siehe Abb. 4). Die Signalmarken enthalten Kreuzungen von violetten Linien, eine violette Markierung zur Orientierung und eine Beschriftung. Zur besseren Gruppierung und Unterscheidung der Fundstücke werden für Münzen Signalmarken nach Abb. 5 verwendet. Die Beschriftung enthält einen zweidimensionalen Barcode der folgende Informationen mit einer Fehlerkorrektur nach Hamming umfasst: Nummerie- rung, Größe der Signalmarke (hier 5x3 cm) und Art der Signalmarke (hier Münze oder Gefäß). Das Objekt (Fundbereich) wird nun mehrmalig, überlappend, sequentiell fotografiert, so dass je Foto mindestens zwei Signalmarken, jede Signalmarke auf fünf Fotos und mindestens eine Signalmarke des aktuellen Fotos auf vier der nachfolgenden Fotos sichtbar ist. Je Foto werden jetzt die folgenden Schritte durchgeführt:
Lokalisierung der Signalmarken auf dem Foto durch Erkennung der Farbe und/oder Kreuzungen von Linien,
Ermittlung der Lage der Signalmarke und Erkennung der Perspektive durch die Auswertung der Kreuzungen, Auslesen der Beschriftung.
Durch die Beschriftung sind jetzt die Nummern der Signalmarken, die Größe (5x3cm), die Art (Münze), der Fundort, das Datum, die Uhrzeit sowie Zusatzinformationen wie z.B. der Abstand der Signalmarke zum Fundstück, die Bezugskante oder Bezugsecke bekannt. Die Signalmarken werden zueinander und im Raum, aufgrund der Größenangaben und perspektivischen Anordnung positioniert.
Diese Schritte (Lokalisierung bis Positionierung) werden solange wiederholt, bis sämtliche Bilder und damit sämtliche Signalmarken erfasst sind. Zur Vermessung wird eine Korrektur der Position der Signalmarken mittels Bündelausgleich durchgeführt und anschließend die Fundstelle mit den Fundstücken vermessen. Beispiel 5
Zur Abschätzung der Qualität und Stabilität von Betonpfeilern, Betonbauten (Betonwände), Mauerwerke (Wandform, Zylinder, Rohre) muss zuerst die Geometrie des Betonpfeilersegments ermittelt werden. Dazu werden am Betonpfeiler Signalmarken angeklebt (siehe Abb. 1). Diese enthalten rechtwinklige Kreuzungen von violetten Linien, eine violette Markierung zur Orientierung und eine Beschriftung. Die Beschriftung enthält einen zweidimensionalen Barcode der folgende Informationen mit einer Fehlerkorrektur nach Hamming umfasst: Nummerierung, geometrischer Grundkörper des Objektes (hier Zylinder), Größe der Signalmarke (hier 5x3 cm) und Art der Signalmarke (hier Betonpfeiler oder Messgerät). Das Objekt (Betonpfeiler) wird nun mehrmalig, überlappend, sequentiell fotografiert, so dass je Foto mindestens zwei Signalmarken, jede Signalmarke auf drei Fotos und mindestens eine Signalmarke des aktuellen Fotos auf drei der nachfolgenden Fotos sichtbar ist. Je Foto werden jetzt die folgenden Schritte durchgeführt:
Lokalisierung der Signalmarken auf dem Foto durch Erkennung der Farbe und/oder Kreuzungen von Linien,
Ermittlung der Lage der Signalmarke und Erkennung der Perspektive durch die Auswertung der Kreuzungen, Auslesen der Beschriftung.
Durch die Beschriftung sind jetzt die Nummern der Signalmarken, die Größe (5x3cm), der geometrische Grundkörper (Zylinder), die Art (Betonpfeiler) sowie Zusatzinformationen wie z.B. der Abstand bekannt. Die weiteren Schritte umfassen:
Positionierung der Signalmarken zueinander und im Raum, aufgrund der Größenangaben und perspektivischen Anordnung und
Interpolation der Bereiche zwischen den Signalmarken entsprechend dem geometrischen Grundkörper des Objektes (hier Verwendung von Bögen anstatt von Linien). Diese Schritte werden solange wiederholt, bis sämtliche Bilder und damit sämtliche Signalmarken erfasst sind. Zur Vermessung wird eine Korrektur der Position der Signalmarken mittels Bündelausgleich durchgeführt und anschließend das Objekt vermessen. Es ist auch möglich die Abweichungen zum geometrischen Grundkörper des Objektes zu bestimmen. Beispiel 6
Zur Abschätzung der Qualität und Stabilität von Metallrohren, Metallpfeilern, Metallteilen (Flachstähle, Drähte) z.B. Ermittlung von Lunkern in Gussteilen, muss zuerst die Geometrie des Metallrohrsegments ermittelt werden. Dazu werden am Metallrohr Signalmarken angeklebt (siehe Abb. 1 ). Diese enthalten rechtwinklige Kreuzungen von violetten Linien, eine violette Markierung zur Orientierung und eine Beschriftung. Die Beschriftung enthält einen zweidimensionalen Barcode der folgende Informationen mit einer Fehlerkorrektur nach Hamming umfasst: Nummerierung, geometrischer Grundkörper des Objektes (hier Zylinder), Größe der Signalmarke (hier 5x3 cm) und Art der Signalmarke (hier Metallrohr oder Messgerät). Das Objekt (Metallrohr) wird nun mehrmalig, überlappend, sequentiell fotografiert, so dass je Foto mindestens zwei Signalmarken, jede Signalmarke auf drei Fotos und mindestens eine Signalmarke des aktuellen Fotos auf drei der nachfolgenden Fotos sichtbar ist. Je Foto werden jetzt die folgenden Schritte durchgeführt:
Lokalisierung der Signalmarken auf dem Foto durch Erkennung der Farbe und/oder Kreuzungen von Linien,
Ermittlung der Lage der Signalmarke und Erkennung der Perspektive durch die Auswertung der Kreuzungen, Auslesen der Beschriftung.
Durch die Beschriftung sind jetzt die Nummern der Signalmarken, die Größe (5x3cm), der geometrische Grundkörper (Zylinder), die Art (Metallrohr) sowie Zusatzinformationen wie z.B. der Abstand bekannt. Die weiteren Schritte umfassen:
Positionierung der Signalmarken zueinander und im Raum, aufgrund der Größenangaben und perspektivischen Anordnung und
Interpolation der Bereiche zwischen den Signalmarken entsprechend dem geometrischen Grundkörper des Objektes (hier Verwendung von Bögen anstatt von Linien). Diese Schritte werden solange wiederholt, bis sämtliche Bilder und damit sämtliche Signalmarken erfasst sind. Zur Vermessung wird eine Korrektur der Position der Signalmarken mittels Bündelausgleich durchgeführt und anschließend das Objekt vermessen. Es ist auch möglich die Abweichungen zum geometrischen Grundkörper des Objektes zu bestimmen. Beispiel 7
Zur Erfassung der Lage von Zähnen und der Kontur von eingebrachten Bohrungen oder Ausnehmungen die für Implantate vorgesehen sind, werden die Objekte (Zähne) nun mehrmalig, überlappend, sequentiell fotografiert, so dass je Foto mindestens zwei Objekte, jedes Objekt auf fünf Fotos und mindestens ein Objekt des aktuellen Fotos auf vier der nachfolgenden Fotos sichtbar ist. Je Foto werden jetzt die folgenden Schritte durchgeführt:
Lokalisierung der Objekte auf dem Foto durch Erkennung der Farbe und/oder Kreuzungen von Linien,
Ermittlung der Lage der und Erkennung der Perspektive durch die Auswertung der Kreuzungen,
Zuordnung von Beschriftungen/Bezeichnungen zu den Objekten. Durch die Beschriftung sind jetzt die Objekte eindeutig charakterisiert. Die Objekte werden zueinander und im Raum, aufgrund der perspektivischen Anordnung positioniert. Diese Schritte (Lokalisierung bis Positionierung) werden solange wiederholt, bis sämtliche Bilder und damit sämtliche Objekte erfasst sind. Zur Vermessung wird eine Korrektur der Position der Objekte mittels Bündelausgleich durchgeführt und anschließend die Zähne mit den Bohrungen oder Implantatausnehmungen vermessen.
Statt Implantatausnehmungen ist auch eine Positionsbestimmung der bereits erwähnten Fundstücke oder Beweisstücke, oder allgemein Objekte auch ohne Signalmarken durchführbar.
Abbildungslegenden und Bezugszeichenliste
Fig. 1 Signalmarken (101 Linie, 103 Beschriftung zweidimensionaler Barcode, 104 Kreuzung, 105 Beschriftung alphanumerische Zeichen)
Fig. 2 Signalmarken (201 Linie, 202 Orientierungsmarkierung, 203 Beschriftung zweidimensionaler Barcode, 204 Kreuzung)
Fig. 3 Signalmarken (301 Linie, 303 Beschriftung zweidimensionaler Barcode, 304 Kreuzung)
Fig. 4 Signalmarken (401 Linie, 402 Orientierungsmarkierung, 403 Beschriftung zweidimensionaler Barcode, 404 Kreuzung)
Fig. 5 Signalmarken (501 Linie, 502 Orientierungsmarkierung, 503 Beschriftung zweidimensionaler Barcode, 504 Kreuzung) Fig. 6 Objekt mit Signalmarken (601 Signalmarken auf dem Objekt und Ultraschallmessgerät, 602 unregelmäßiges Objekt, 603 Ultraschallmessgerät)

Claims

Ansprüche
1. Signalmarken zur Vermessung von Objekten mittels fotografischer Abbildungen (Photogrammetrie) die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie Positions-, Orientierungsmarkierungen, einen Beschriftungsbereich mit Beschriftung aufweisen und auf dem Objekt anbringbar sind, sie mindestens drei Linien aufweisen, die einen Bereich vollständig umschließen, die Linienkreuzungen je Linie zwei Anteile aufweisen, die über die Schnittpunkte hinausgehen.
2. Signalmarken nach Anspruch 1 die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Bereiche innerhalb der Linien und oder zwischen zwei Linien als Beschriftungsbereich verwendet wird, im Beschriftungsbereich einen farbigen Punkt zur Orientierung der Signalmarke aufweisen oder durch die Linienanordnung die Orientierung ermittelbar ist, im Beschriftungsbereich als Beschriftung ein zweidimensionaler, kontrastreicher Barcode und oder alphanumerische Zeichen dargestellt sind.
3. Signalmarken nach Anspruch 1 bis 2 die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie einen zweidimensionalen Barcode und oder alphanumerische Zeichen enthalten, die Informationen wie die Nummerierung, geometrischer Grundkörper des Objektes, Größe, Abmessungen, Art und/oder Abstand zum Objekt der Signalmarke, Bezugskanten und oder Bezugsecken und oder weitere Informationen umfasst, diese Informationen mit einer Fehlerkorrektur als zweidimensionaler Barcode dargestellt sind.
4. Signalmarken nach Anspruch 1 bis 3 die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Linienfarbe sich von der Umgebung abhebt, die Linien bevorzugt in einer Farbe ausgeführt sind, die bevorzugte Linienfarbe violett ist, der farbige Orientierungspunkt bevorzugt in der Linienfarbe gehalten ist.
5. Ein Verfahren zur photogrammetrischen Vermessung von Objekten, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Signalmarken angebracht, das Objekt fotografiert und durch eine Auswertung die Form des Objektes bestimmt wird.
6. Ein Verfahren nach Anspruch 5 das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Anbringen der Signalmarken folgende Punkte umfasst:
Anbringung der Signalmarken auf der Oberfläche des Objektes oder in der Nähe des Objektes,
Anbringung der Signalmarken auf vorhandene Messgeräte, die um das Objekt positionierbar sind.
7. Ein Verfahren nach Anspruch 5 bis 6 das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Fotografieren des Objektes folgende Punkte umfasst: das mehrmalige, überlappende Fotografieren der Oberfläche mit den
Signalmarken mehrere Signalmarken sind auf einem Foto sichtbar, mindestens eine Signalmarke des aktuellen Fotos ist auf mindestens einem, bevorzugt drei der nachfolgenden Fotos sichtbar und jede Signalmarke ist mindestens einmal, bevorzugt dreimal auf den Fotos sichtbar.
8. Ein Verfahren nach Anspruch 5 bis 7 das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Auswertung der Fotos nachfolgende Schritte umfasst:
Erkennung der Signalmarken auf dem aktuellen Foto anhand der Farbe und oder Kreuzungen,
Erkennung der Perspektive durch Auswertung der Kreuzungen und der Orientierung der Signalmarken, Auslesen der perspektivisch korrigierten Beschriftung, Positionierung der Signalmarken zueinander und im Raum, aufgrund der Größenangaben und perspektivischen Anordnung,
Wiederholung der Schritte Erkennung bis Positionierung der Signalmarken für alle Fotos und damit für alle Signalmarken.
9. Ein Verfahren nach Anspruch 5 bis 8 das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Auswertung der Fotos nach Anspruch 8 die zusätzlichen Schritte umfasst:
Korrektur der Position der Signalmarken durch Bündelausgleich, Vermessung des Objektes.
10. Eine Verwendung des Verfahrens nach dem Anspruch 5 bis 9 zur Vermessung der Form von Baumstämmen oder Ermittlung der Positionen von Fundstücken bei Ausgrabungen oder Ermittlung der Positionen von Beweisstücken an Tatorten.
11. Eine Verwendung des Verfahrens nach dem Anspruch 5 bis 9 zur Ermittlung der Einstrahlrichtung von Schallmessgeräten, indem die Positionen und Ausrichtungen der Schallmessgeräte in Bezug auf das Objekt festgestellt werden.
12. Ein Verfahren zur Dichtebestimmung von Baumsegmenten, wobei durch Schallmessgeräte, deren Positionen und Ausrichtungen nach Anspruch 11 ermittelt werden, die Dichte des Stamms ermittelt wird.
13. Eine Verwendung des Verfahrens zur Bestimmung des Gewichtes eines Baumsegments, indem der Baumsegmentumfang nach Anspruch 10, die Baumsegmentdichte nach Anspruch 12 und die Höhe des Baumsegmentes durch den Wirkungsbereich und die Positionen der Schallmessgeräte ermittelt wird.
14. Eine Verwendung des Verfahrens nach dem Anspruch 5 bis 9 zur Ermittlung der Position und oder der Kontur von Bohrungen oder Ausnehmungen in Zähnen oder Kieferkämmen zur Aufnahme von Implantaten oder Ermittlung der Position und der Kontur von Objekten die zueinander angeordnet sind.
15. Eine Verwendung des Verfahrens und oder der Signalmarken nach dem Anspruch 5 bis 9 zur Ermittlung der Qualität und Stabilität von Beton- und oder Mauerwerken und oder Metallteilen.
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