Visualisierung von Oberflächen- und Umgebungsdaten

Zustandserfassung von Straßenoberflächen: Visualisierung erleichtert Sichtung von Messergebnissen

Bei der Erfassung von Straßenoberflächen fallen enorme Datenmengen an. Eine Messkampagne läuft über mehrere hundert Kilometer, wobei die Straßenoberfläche im Submillimeterbereich vermessen wird. Die Auswertung mehrerer Terabyte Daten pro Messkampagne erfolgt in der Regel manuell, indem Menschen die Aufnahmen sichten und nach bestimmten Strukturmerkmalen wie z. B. Rissen, Schlaglöchern oder Flickstellen durchsuchen. Erste automatisierte Auswerteverfahren sind verfügbar; dennoch geschieht die finale Prüfung noch immer durch speziell geschultes Fachpersonal.

Eine am Fraunhofer IPM entwickelte Software bereitet die Messergebnisse so auf, dass das Fachpersonal die Daten sehr viel effizienter sichten kann, als es ohne optimierte Visualisierung möglich ist. Für die Visualisierung werden Methoden wie Kontrast-Anpassung oder Kantendetektion in Echtzeit angewendet. Spezielle Algorithmen erlauben ein progressives, ruckelfreies und flüssiges Nachladen der Daten. Dabei können Farbe, Kontrast und identifizierte Kanten in Echtzeit angepasst werden. Die modular aufgebaute Software verfügt über ein Interface zur Datenstruktur der BASt (Bundesanstalt für Straßenwesen). Weitere Schnittstellen können auf Anfrage geschaffen werden. Zukünftig ist die Anbindung einer eigenen automatisierten Erkennung von Strukturmerkmalen der Straßenoberfläche geplant, die softwaretechnisch auf die Visualisierungssoftware abgestimmt ist.

Visualisierungstechniken verbessern Qualität von Umgebungsdaten

Inspektion von Infrastruktur, Bauplanung, Smart Factories oder autonomes Fahren: In immer mehr Bereichen der professionellen Vermessung werden hochauflösende 3D-Messdaten der Umgebung erzeugt, die in Form von Punktwolken vorliegen. Die Punktwolken allein sind für das menschliche Auge aufgrund der großen Lücken zwischen den Messpunkten jedoch zu abstrakt. Vor diesem Hintergrund entwickeln wir eine Visualisierungssoftware speziell für Umgebungsdaten, die eine Vermaschung der Punktwolken vorsieht und die Lücken zwischen den Punkten schließt. In Echtzeit wird mit modernen Methoden der 3D-Visualisierung eine visuelle Rekonstruktion der gescannten Umgebung erstellt. Diese Darstellung dient vor allem dazu, während der Aufnahme eine Qualitätskontrolle durchzuführen und diese auf Vollständigkeit zu prüfen. Eventuelle Lücken werden sichtbar und zusätzlich notwendige Erfassungsperspektiven für die Vervollständigung der Umgebungsaufnahme offensichtlich.

Darüber hinaus arbeiten wir an der Integration weiterer Informationen in die Darstellung: Dies sind einfache Informationen wie eine Falschfarbendarstellung weiterer Datenkanäle der Messung (Intensität), in Echtzeit abgeleitete Sachverhalte (Entfernung, Höhe, Zerklüftung der Oberfläche) oder die Visualisierung automatisiert erkannter Objekte. Bei der Erfassung des Straßenumfelds können dies Fahrzeuge, Straßen, Gehwege oder Vegetation sein; in Fabriken wiederum Rohre, Wände, Maschinen oder Schränke, jeweils mit Maßen, Volumina oder gar Materialeigenschaften.

Je nach Anwendung und Visualisierungsumfeld sind die Anforderungen an die Software komplex: Verschiedene mögliche Nutzerschnittstellen wie etwa Desktop-PC, Tablet, Smartphone oder VR-Brille müssen berücksichtigt werden, gleichzeitig variiert die darzustellende Information stark. Ein plattformunabhängiger Software-Baukasten, den wir derzeit am Fraunhofer IPM entwickeln, stellt je nach Anwendung und Schnittstelle die passende Software zur Verfügung.