Verarbeitung von Punktwolken

Bei der Vermessung großer Strukturen, wie z. B. baulicher Infrastruktur, fallen immense Datenmengen an. Wir nutzen Methoden der künstlichen Intelligenz (KI), um die von Laserscannern oder Kameras generierten Daten so aufzubereiten, dass sie für Anwendungen wie z. B. Building Information Modeling (BIM)- oder Augmented Reality (AR) nutzbar werden.

Datenreduktion und -interpretation mithilfe von KI: Voraussetzung für geometrische Modellierung

Punktwolken sind das gängigste Datenformat bei der 3D-Vermessung von Umgebungen, lassen sich jedoch nicht ohne Vorverarbeitung nutzen. Wir wenden verschiedene Strategien zur Datenreduktion und Dateninterpretation an, um geometrische Messdaten für BIM- oder AR-Anwendungen aufzubereiten. Ein semantisches Verständnis der Punktwolken und Bilddaten ist notwendig, um relevante Objekte in den Messdaten zu erkennen und zu lokalisieren. Dazu entwickeln wir künstliche neuronale Netze (KNN), die auf spezifische Interpretationsaufgaben wie z. B. Innenräume oder spezifische bauliche Infrastruktur wie z. B. Brücken oder Fassaden zugeschnitten sind. Basierend auf dem semantischen Verständnis gewinnen wir weitere Erkenntnisse und sind in der Lage, die aufgenommene Szene auf das Wesentliche zu reduziert. So schaffen wir die Basis für die geometrische Modellierung umfangreicher 3D-Daten.  

Leistungsfähige Hardware für das Training neuronaler Netze

Leistungsfähige Hardware ist Voraussetzung für das Training neuronaler Netze, denn der Speicherbedarf bei der Verarbeitung großer Punktwolken ist enorm. Für das Training neuronaler Netze stehen uns hochleistungsfähige Server zur Verfügung, die eine Parallelisierung von Rechenprozessen und die Verarbeitung sehr großer neuronaler Netze ermöglichen.

Kolorierte Punktwolke eines Innenraums
© Fraunhofer IPM
Kolorierte Punktwolke eines Innenraums
Messdaten eines Büroraums, aufgenommen mit Laserscanner und Kamera: Die vom Laserscanner erzeugte Punktwolke wird mit den Kameradaten fusioniert und enthält dadurch Farbinformationen für eine anschauliche Visualisierung.
Segmentierte Punktwolke eines Innenraums
© Fraunhofer IPM
Segmentierte Punktwolke eines Innenraums
Die Punktwolke wird mithilfe eines spezifisch trainierten künstlichen neuronalen Netzes (KNN) automatisch semantisch segmentiert. Bei der semantischen Segmentierung wird auch die Raumdecke (hier grau) erkannt. Sie kann für eine detaillierte Bildanalyse des Rauminneren ausgeblendet werden.
Segmentierte Punktwolke eines Innenraums
Segmentierte Punktwolke eines Innenraums ohne Decke
Einzelnen Objektklassen werden definierte Farben zugeordnet (hier z. B.: türkis = Wand, hellgrün = Türblatt, dunkelgrün = Fenster, pastellgraugün = Boden, blau = undefinierte Objekte wie Mobiliar, Personen, Pflanzen etc.)
Geometrische Modellierung eines Innenraums
© Fraunhofer IPM
Geometrische Modellierung eines Innenraums
Die Punktwolke wird auf ein geometrisches Modell mit geringem Datenvolumen reduziert, in dem Wand-, Decken- und Bodenflächen erkennbar sind. Anhand des Modells können Flächenmaße oder Raumvolumen errechnet werden.

Publikationen

Jahr
Year
Titel/Autor:in
Title/Author
Publikationstyp
Publication Type
2023 Modellierung von Gebäuden für Open- und Closed-BIM mithilfe von KI - erste Konzepte und Ergebnisse des Projekts Kit-CAD
Busert, Sarah; Negassi, Misgana; Scheuerer, Alexander; Müller, Christoph; Reiterer, Alexander
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 Reconstructing Geometrical Models of Indoor Environments Based on Point Clouds
Kellner, Maximilian; Stahl, Bastian; Reiterer, Alexander
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 Creating 3D Models of Bridges Using Different Data Sources and Machine Learning Methods
Poku-Agyemang, Kwasi Nyarko; Kellner, Maximilian; Schmitt, Annette; Reiterer, Alexander
Konferenzbeitrag
Conference Paper
Diese Liste ist ein Auszug aus der Publikationsplattform Fraunhofer-Publica

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