Abstract/Zusammenfassung

Johannes Otepka (September, 2001)
Algorithms and their Implementation in an Automated Close-Range Photogrammetric System
(Master Thesis, TU-Wien)
Begutachter: O.Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Karl Kraus
Betreuer: Professor Clive S. Fraser (BAppSc, MSurvSc, PhD)
Abstract
Close-range photogrammetry is nowadays regularly used as a flexible and highly accurate 3D
measurement system within the industry sectors of manufacturing and precision engineering. Although
for decades leading up to the 1990s photogrammetry was characterised as a skill-intensive
measurement technology that exhibited a poor degree of automation, new developments in both digital
imaging and computational models over the past half decade have made possible development of a
“one-button” automatic measurement process. The use of high-resolution digital cameras in
conjunction with retro-reflective targets and closed-form solutions for image orientation has enabled
highly-automated, high-precision close-range photogrammetric measurement.
The photogrammetric software package Australis from the Department of Geomatics at the University
of Melbourne was previously provided with only a semi-automatic measurement process. The aim of
the research described in this diploma thesis was to develop and implement into Australis the
capability for full measurement automation. The necessary developments were concentrated on the
adoption of flexible and robust processes and algorithms, with the computational system being
programmed in Microsoft Visual C++. Because of the focus on implementing new algorithms for
automated image measurement and multi-image restitution, the thesis presents a good deal of the
source code developed within the research.
A central theme of the development of a fully automatic measurement capability within Australis has
been to develop algorithms and processes that are sufficiently robust for broad practical application.
To support this goal, an approach of system self-validation has been developed whereby errors can not
only be detected but also corrected so as to ensure an uninterrupted sequence throughout the various
stages of the fully automatic photogrammetric measurement process. In order to demonstrate the
operational features and capabilities of the new developments in measurement process automation,
two practical 3D measurement projects have been analysed. A point accuracy of 0.02 mm has been
achieved in the survey of a 1m sized object, with a computation time of 0.2 seconds per object point
being attained using a standard PC.

Johannes Otepka (September, 2001)
Algorithmen und ihre Implementierung in ein automatisiertes photogrammetrisches
Nahbereichsmesssystem
Begutachter: O.Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Karl Kraus
Betreuer: Professor Clive S. Fraser (BAppSc, MSurvSc, PhD)
Zusammenfassung
Nahbereichsphotogrammetrie wird heutzutage als flexibles und hochgenaues 3D-Meßsystem in
unterschiedlichen industriellen Bereichen verwendet. Über viele Jahre wurde die Photogrammetrie als
wissens- und messintensive Technologie charakterisiert, welche nur einen geringen Automationsgrad
aufwies. Seit Beginn der neunziger Jahre ermöglichen große Fortschritte in den Bereichen digitaler
Kameras und Berechnungsmodelle die Entwicklung eines automatisierten "Ein-Knopfdruck-
Messprozesses". Die Verwendung von hochauflösenden Digitalkameras in Zusammenhang mit retroreflektierenden
Zielmarken sowie die Möglichkeit der direkten Bildorientierungen ermöglichen ein
stark automatisiertes und hochgenaues photogrammetrisches Messsystem im Nahbereich.
Das photogrammetrische Programmpaket Australis vom Department of Geomatics von der University
of Melbourne, wo diese Diplomarbeit entstanden ist, verfügte bisher nur über einen semiautomatischen
Messprozess. Die Entwicklung und Implementierung eines vollautomatisierten
Messprozesses für Australis ist Gegenstand dieser Diplomarbeit. Bei den Entwicklungen wurde
besonders auf flexible und robuste Prozesse und Algorithmen geachtet. Programmiert wurde in
Microsoft Visual C++. Besonderes Augenmerk galt dabei der Implementierung eines neuen
"Scanning-Algorithmus" sowie dem Aufbau der Triangulierungsinformation für die
Bündelblockausgleichung. Deshalb werden auch einige entwickelte Quellcode-Passagen in der Arbeit
vorgestellt.
Zentrales Thema bei der Entwicklung des vollautomatischen Messprozesses in Australis war,
Methoden und Software für breite praktische Anwendungen zu entwickeln. Mit Hilfe der Entwicklung
eines "Selbstvalidierungsprozesses", welcher Fehler erkennen und korrigieren kann, konnte ein
durchgehender Fluss von der automatischen Datenerfassung bis zum Kontrollierten Endergebnis
erreicht werden. Die Fähigkeiten und Möglichkeiten des neuen Systems werden anhand von zwei
praktischen Projekten demonstriert. Für Objekte mit einer Ausdehnung von 1 m konnten
Punktlagegenauigkeiten von 20 µm erreicht werden. Die dabei erzielte Messgeschwindigkeit liegt bei
0,2 Sekunden pro Objektpunkt bei Verwendung eines aktuellen Standard PCs.