Photogrammetrie: Wie gut ist dieses Scanverfahren?

Bei der Photogrammetrie handelt es sich um einen hoch spannenden, aber keinesfalls gänzlich neuen Prozess. Bereits in der Mitte des 19. Jahrhunderts wurde dieser Prozess in Frankreich und Preußen theoretisch vorangetrieben. Auch heute gehört die Bildmessung aber noch immer zu den berühmtesten Messmethoden und Auswertungsverfahren. Wie genau diese funktioniert und welche Software es für die Unterstützung gibt, erfährst du im Folgenden.

Das Wichtigste in Kürze

  • Die Photogrammetrie ist ein Verfahren, mit dem mittels Fotos 3D-Modelle hergestellt werden können
  • Häufig verwendet wird das Verfahren zum Beispiel von Bauunternehmen, Architekten oder auch bei der Landvermessung
  • Unterschieden wird bei der Photogrammetrie zwischen zwei Arten: Der Nahbereichs-Photogrammetrie und der Luftbild-Photogrammetrie
  • Mithilfe verschiedener Software-Programme kann die Arbeit im Umgang mit der Photogrammetrie deutlich erleichtert werden

Was ist Photogrammetrie?

Die Photogrammetrie wird auch als Bildmessung bezeichnet. Hierbei handelt es sich um eine Gruppe von berührungslosen Messmethoden, mit denen aus der Fotografie eines Objektes seine Lage und Form bestimmt werden können. Das klingt furchtbar kompliziert, es geht jedoch auch einfacher. Anders können wir sagen: Die Photogrammetrie wird dazu verwendet, um aus Fotos ein 3D-Modell zu erstellen. Auch, wenn kein direktes Scannen wie bei anderen Verfahren stattfindet, ist die Photogrammetrie ein Verfahren zum 3D-Scannen.

Für diesen Prozess werden vor der Messung verschiedene codierte und uncodierte Referenzpunkte am jeweiligen Objekt angebracht. Zusätzlich erfolgt die Positionierung von Maßstäben im Messumfeld. Aus unterschiedlichen Blickwinkeln wird das Objekt mit einer Kamera nun fotografiert. Die Photogrammetrie-Software erzeugt anschließend ein präzises Modell und nutzt hierfür mathematische Berechnungen.

Arten von Photogrammetrie

Unterschieden wird bei der Photogrammetrie zwischen zwei unterschiedlichen Arten. Je nach Entfernung und Aufnahmeort wird entweder von einer Luftbild- bzw. Satelliten-Photogrammetrie oder einer Nahbereichs-Photogrammetrie gesprochen.

Nahbereichs-Photogrammetrie

Die Nahbereichs-Photogrammetrie dient vor allem dazu, vergleichsweise kleine 3D-Objekte oder kleinere Gebäude zu erstellen. In diesem Fall werden die Bilder mit einer Kamera auf einem Stativ aus einer relativ kurzen Entfernung aufgenommen.

Luftbild-Photogrammetrie

Gewissermaßen das genaue Gegenteil dazu ist die Luftbild-Photogrammetrie. In diesem Fall werden die Fotos aus großer Entfernung erstellt und zum Beispiel von einem Flugzeug oder einer Drohne geschossen. Besonders verbreitet ist diese Herangehensweise beim Erstellen von topografischen Karten. Ein Vorteil dabei: Die Drohnen können mühelos Bereiche ansteuern, die Menschen auf sichere Art und Weise nicht erreichen können.

Photogrammetrie-Software

Mittlerweile gibt es zahlreiche Photogrammetrie-Programme, auf die du dich als Anwender verlassen kannst. Da der Überblick über die teils kostenfreien, teils kostenpflichtigen, Angebote nicht einfach fällt, findest du hier eine kleine Übersicht.

Autodesk ReCap

Autodesk ReCap gehört zu den bekanntesten Photogrammetrie-Programmen. Eingesetzt wurde dieses zum Beispiel bereits vom US Bureau of Reclamation, welches hiermit den Glen-Canyon-Damm überwacht. Die Abkürzung ReCap steht dabei für Reality Capture. Diese Software erzeugt also reale Bilder, die mittels Luftbildmessung oder Nahbereichs-Photogrammetrie erzeugt werden. In der Pro-Version hast du zudem Zugriff auf die weiteren Software-Programme wie etwa ReCap Photo oder ReCap Mobile.

AliceVision Meshroom

AliceVision Meshroom ist als Photogrammetrie-Software vor allem deshalb interessant, weil du diese vollkommen kostenfrei nutzen kannst. Die Open-Source-Software wird verwendet, um Netzstrukturen der Fotos zu erstellen. Diese wiederum dienen dann für den Aufbau von 3D-Modellen. Vorangetrieben wird AliceVision Meshroom in der Entwicklung stetig durch eine große Community.

Pix4D

Pix4D ist gewissermaßen ein echter Alleskönner im Bereich der Photogrammetrie-Software. Das Besondere: Diese Software hilft dir nicht nur beim Erstellen der Modelle, sondern auch schon bei der Aufnahme der Bilder. Hierfür stehen verschiedene mobile Apps zur Verfügung, mit denen einfache Drohnen in wahre Mapping-Tools verwandelt werden können. Unterteilen lässt sich der Umfang von Pix4D in verschiedene Bereiche. Mit Pix4Dmapper findest du eine spezielle Software für die Kartierung mittels Drohnen vor. Mit Pix4Dcapture eine Software für optimierte Bilder und mit Pix4Dbim eine Software für Erdarbeiten oder das Infrastrukturmanagement.

Agisoft Metashape

Agisoft Metashape gehört zu den eher hochwertigen Programmen für die Photogrammetrie. Dementsprechend hoch sind die Lizenzgebühren. Die sogenannte Professional Edition verlangt Kosten in Höhe von mehr als 3.000 US-Dollar. Mit der Standard-Edition ist das Programm aber für weniger als 200 US-Dollar deutlich erschwinglicher. Mit Hilfe der Software kannst du verschiedene Arten von Bildern verarbeiten und so Punktwolken ausgeben lassen, Flächen ermitteln oder Volumina prüfen. Exportieren kannst du die Daten in verschiedene Formate, sodass Metashape oft mit anderen Programmen kombiniert werden kann. Besonders interessant: Auch 4D-Modelle können mit dieser Software bearbeitet werden.

RealityCapture

Gerade bei Anfängern hat sich die Software RealityCapture von CapturingReality einen guten Ruf erarbeiten können. Das liegt vor allem an der einfachen Benutzeroberfläche. Die ist im Vergleich zu vielen Konkurrenten deutlich übersichtlicher gestaltet und ermöglicht selbst den Neulingen eine intuitive Bedienung. Das Angebot ist dennoch umfangreich. Erstellen kannst du mit deinen Bildern zum Beispiel georeferenzierte Karten, 3D-Netzstrukturen, Virtual-Reality-Szenen oder Ähnliches. Ein weiterer Vorteil: Die Software kann problemlos mit Laserscans genutzt werden. Darüber hinaus liegen die Kosten für die Codes Targets mit weniger als zehn Euro auf einem preisgünstigen Niveau.

Regard3D

Auch Regard3D taucht in unserer Liste auf. Und das hat gleich mehrere gute Gründe. Zum einen handelt es sich um eine Open-Source-Lösung, die du somit vollkommen kostenfrei nutzen kannst. Darüber hinaus werden regelmäßig Updates und Neuerungen auf den Markt gebracht, für die Regard auch meist umfangreiche Anleitungen und Tutorials bereitstellt. Bezeichnet wird Regard3D auch als Structure-From-Motion-Programm. Das bedeutet, dass Fotos aus verschiedenen Winkeln in ein 3D-Modell umgewandelt werden können. Verwenden lässt sich Regard3D auf unterschiedlichen Plattformen wie Linux, Windows oder OS X. Zusätzlich dazu kannst du auf verschiedene Tools von Drittanbietern zurückgreifen.

PhotoModeler

PhotoModeler ist als Photogrammetrie-Software besonders gut für den Einsatz bei Fotos, die mit dem eigenen Smartphone geschossen wurden. Das Programm hat sich auf die CAD– und CNC-Fertigung spezialisiert und bietet eine vergleichsweise günstige Möglichkeit, 3D-Messungen durchzuführen. Die Software stellt innerhalb der Anwendung unterschiedliche Methoden zur Verfügung und ermöglicht dir zum Beispiel das manuelle Abgleichen von Bildern ebenso wie das Erzeugen von Modellen aus codierten Zielen. Große Flexibilität bietet dir PhotoModeler zudem beim Preis. Neben einer Premium-Version und einer Standard-Version kannst du für Letztere auch ein zusätzliches Add-On zur Verarbeitung von 2D-Mustern erwerben.

Anwendung der Photogrammetrie

Die Photogrammetrie ist ein Verfahren, das in verschiedenen Industrien und Richtungen zum Einsatz kommt. Meistens dann, wenn ein Scanningsystem zu zeitaufwendig oder kostenintensiv wäre. Die Vielseitigkeit der Photogrammetrie sorgt dafür, dass diese sowohl bei größeren Projekten als auch kleineren Projekten zum Einsatz kommen kann. So lassen sich problemlos topografische Karten erstellen oder große Modelle für den Schiffsbau kreieren. Alternativ ist die Anwendung aber auch in kleineren Maßstäben zum Beispiel für Modelle von Fahrzeugen möglich. Weitere typische Einsatzgebiete sind die Landvermessung, das Ingenieurwesen oder das Architekturwesen.

Vor- und Nachteile

Vorteile

  • Schnelles und präzise Verfahren
  • Flexibel und einfach, da nur eine digitale Messkamera erforderlich
  • Textur der Objekte gut erkennbar
  • Aufnahme von Bewegungen möglich

Nachteile

  • Vermessung auf transparenten und spiegelnden Oberflächen nicht ohne Probleme

Photogrammetrie: FAQ

Photogrammetrie-Software muss nicht immer viel Geld kosten. Zwar ist der Großteil der Angebote kostenpflichtig, dennoch sind auch einige kostenlose Optionen vorhanden. Nennen lässt sich hier zum Beispiel das Programm AliceVision Mehsroom, die als Open-Source-Software kostenfrei angeboten wird. Genau das Gleiche gilt für das Programm Regard3D.

Bei der Photogrammetrie wird hauptsächlich zwischen zwei unterschiedlichen Arten unterschieden. Zum einen gibt es die Nahbereichs-Photogrammetrie, mit der zum Beispiel kleine Objekte oder Gebäude erstellt werden können. Zum anderen gibt es die Luftbild-Photogrammetrie mittels Drohnen oder Flugzeugen, die vor allem für die Erstellung von topografischen Karten zum Einsatz kommt.

Die Photogrammetrie wird in vielen unterschiedlichen Branchen eingesetzt und kommt speziell dann zum Einsatz, wenn die Verwendung von Scanning-Systemen zu aufwendig wäre. Typische Beispiele für Einsatzgebiete der Photogrammetrie sind unter anderem der Offshore-Windsektor, die Luftfahrt und Raumfahrt oder auch die Vermessung von Landstrichen.

Für die Photogrammetrie kommen in der Regel hochwertige Digitalkameras im Vollformat oder Mittelformat zum Einsatz. Möglich ist es jedoch auch, die Bilder für das Verfahren mit einer Smartphone-Kamera oder DSLR-Kamera aufzunehmen.