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Einmal rum – und fertig!

Bildverarbeitung: Ganze Gebäude mobil 3D-kartieren
Einmal rum – und fertig!

Das Entwicklergerät des Project Tango, welches die Wissenschaftler verwendeten (Bild: ETH Zürich / Thomas Schöps)
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Computerwissenschaftler haben ein Programm entwickelt, mit dem das Erstellen von 3D-Modellen ganzer Gebäude zum Kinderspiel wird. Es berechnet die 3D-Karten in Echtzeit und läuft auf einem neuartigen Tabletcomputer.

Wenn Thomas Schöps ein dreidimensionales Modell des ETH-Hauptgebäudes erstellen will, zückt er seinen Tabletcomputer. Gemächlich umrundet er das Bauwerk. Die kleine Kamera auf der Rückseite seines Geräts richtet er ständig auf die Gebäudefassade. Nach und nach entsteht so auf dem Bildschirm eine eindrückliches 3D-Modell des Gebäudes. Gerade einmal zehn Minuten braucht der Doktorand am Institut für visuelles Computing für die Digitalisierung eines historischen Bauwerks, wie es das Hauptgebäude ist.

Die Software auf dem Gerät haben Schöps und seine Kollegen aus der Gruppe von Marc Pollefeys, Professor für Informatik an der Schweizer ETH Zürich, entwickelt – im Rahmen des „Project Tango“ von Google, bei dem 40 Hochschulen und Firmen mit dem Internetunternehmen zusammenarbeiten. Die ETH Zürich ist eine davon.
Die Methode der ETH-Wissenschaftler funktioniert rein optisch. Sie basiert auf dem Vergleich mehrerer Bilder, welche eine Fischaugen-Kamera am Tablet aufgenommen hat, und verwendet das Prinzip der Triangulation, wie es auch in der Vermessungstechnik angewandt wird. Vereinfacht gesagt geht das so: Die Software analysiert zwei Bilder einer Hausfassade, welche von verschiedenen Standorten aus aufgenommen wurden. Für jede Bildinformation, jeden Pixel auf einem Bild sucht sie die Entsprechung auf dem anderen. Aus diesen Punkten sowie aus der bekannten Position und der Blickrichtung der Kamera kann die Software die Distanz eines jeden Bildpunkts zum Gerät bestimmen und daraus ein 3D-Modell des Objekts berechnen.
Das Modell beschränkt sich längst nicht nur auf die Umrisse des Gebäudes und grobe Merkmale wie Fenster- und Türöffnungen. Vielmehr sind darauf auch architektonische Details zu sehen wie die Anordnung der Mauersteine einer Sichtsteinfassade.
Die ETH-Wissenschaftler programmierten die Software für die neuste Version des Project-Tango-Mobilgeräts. „Diese Tablets sind in Entwicklung und noch nicht für den Endnutzer gedacht. Seit wenigen Monaten können interessierte Software-Entwickler das Gerät auch in der Schweiz kaufen, und es gibt bereits erste Apps dafür. Im jetzigen Moment ist das Gerät allerdings nicht lieferbar“, so ETH-Doktorand Schöps.
Dabei wäre ein Einsatz des Tablets auch bei Stadtführungen denkbar: Betrachtet ein Tourist ein Gebäude „durch“ sein Tablet, können sogleich auf dem Bildschirm zusätzliche Informationen zum Gebäude eingeblendet werden. Weitere mögliche Anwendungen wären die Erstellung von Gebäudemodellen, die 3D-Kartierung von archäologischen Ausgrabungen oder Virtual-Reality-Computerspiele. Außerdem könnte man die Technik in Autos einbauen, damit diese zum Beispiel automatisch die Begrenzung der Straße oder die Dimensionen einer Parklücke erfassen können.
„Unsere Software ist nun Teil der Softwaredatenbank von Google. Wir hoffen natürlich, dass Google unsere Technologie den Endnutzern zur Verfügung stellt und die nächste Version des Tango-Tablets damit standardmäßig ausrüstet“, sagt Sattler.
Weitere Informationen: Original-Publikation
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