3D-Punktwolke mit thermografischer Information

Sebastian Fiedler, Philipp Grümpel, Georg Karl, Stefan Knoblach

doi:10.12902/zfv-0247-2018

Zusammenfassung

Thermografische Messverfahren sind vielseitig einsetzbar, z.B. bei Bestandsaufnahmen, der Schadensanalyse oder für die Identifikation von Energieverlusten. Werden Thermografieaufnahmen mit 3D-Punktwolken kombiniert, kann zudem die Geometrie der Umgebung einbezogen werden, was nicht nur die Interpretation der Messdaten erleichtert, sondern neue Techniken wie BIM (Building Information Modeling), Reverse-Engineering oder 3D-Visualisierungen ermöglicht. In diesem Beitrag wird gezeigt, wie man ein hochauflösendes und geometrisch kalibriertes Thermografiepanorama anfertigt und mit einer 3D-Punktwolke kombiniert. Hierfür werden zwei eigenständige Instrumente, ein terrestrischer 3D-Laserscanner sowie eine Thermografiekamera auf einem motorisierten Nodalpunktadapter, verwendet. Mit der beim Nodalpunktadapter enthaltenen Software werden hunderte Einzelbilder erst geometrisch kalibriert und anschließend zu einem Panorama mit aktuell 50 Megapixeln zusammengefügt. Da beide Instrumente nacheinander vom gleichen Standpunkt aus messen, sind die Blickwinkel der Datensätze deckungsgleich und können daher lückenlos miteinander kombiniert werden. Mit dieser Methode wird die Identifikation thermografischer Reflexionen vereinfacht und eine rudimentäre Materialanalyse ermöglicht. Durch den motorisierten Nodalpunktadapter sind Thermografiekameras nahezu beliebiger Größe und somit Auflösung verwendbar, wodurch Messungen auf spezifische Aufgabenstellungen angepasst werden können. Mit dem hier vorgestellten Verfahren kann nahezu jede Art von Kamera kalibriert und somit ein bereits bestehendes System erweitert werden. Dadurch, dass die Thermografieaufnahmen als Panorama zur Verfügung gestellt werden, ist die Kombination mit 3D-Punktwolken mit kommerzieller Software möglich.

Summary

Thermal imaging has a variety of applications, e.g. for inventory, identification of damages or energy losses. If the thermal images are combined with a 3D point-cloud, the geometry of the surrounding gets included, which does not only benefit the interpretation of the data, but enables for new technologies like BIM (Building Information Modeling), reverse-engineering or 3D visualisation.
In this manuscript, a method is presented, how to record a high resolution geometrically calibrated thermal imaging panorama and combine it with a 3D point-cloud. Therefore, two separate instruments, a terrestrial 3D laser-scanner and a thermographic camera on an automatic optical pivot point adapter, are used. With software, which is included by the pivot point adapter, hundreds of single thermal images first are calibrated geometrically and then stitched to a panoramic picture with actually 50 megapixels. Since both instruments record successively from the same location, both datasets are identical and can be combined without gaps. With this method, the identification of reflexions in thermography is simplified and a rudimentary material analysis is possible. Due to the automatic panorama head, almost all sizes and therefore resolutions of thermal cameras are possible, which allows to adapt the measurement to specific tasks. With this method, almost every kind of camera can be calibrated and used for the extension of an existing system. Since the thermal images are included via a panoramic picture, the combination with the 3D point-cloud can be performed using commercial available software.