Groß-zu-klein-Replikator
Mit Fotogrammetrie vom Drohnenfoto zum 3D-Druck
Mit einer handelsüblichen Fotodrohne, leistungsfähiger Software und einem 3D-Drucker entstehen Modelle vom eigenen Haus oder von historischen Bauwerken. Unser Ausflug in die spannende Welt der Fotogrammetrie zeigt, wie Sie einen Turm digitalisieren und ein Modell davon ausdrucken.
Fotogrammetrie digitalisiert die Welt, beispielsweise für den neuen Microsoft-Flugsimulator [1]. Er nutzt Daten aus Satelliten- und Luftaufnahmen, um auf der ganzen virtuellen Welt realistisch aussehende Städte zu rendern. Teils geht das mit Algorithmen, die aus den Fotos auf die Höhe oder die Dachschräge von Millionen von Häusern schließen. Etwa 350 Städte aber brillieren mit wirklich exakten Gebäuderekonstruktionen. Solche digitalen Kopien kann man auch selbst herstellen und mit ihnen sogar Modelle zum Anfassen erschaffen. Voraussetzungen sind eine hochwertige Kameradrohne, Fotogrammetriesoftware und ein 3D-Drucker.
Fotogrammetrie existiert schon seit über 100 Jahren. Aber erst jetzt zeigt die Technik dank der Rechenpower moderner Computer und einer Flut verfügbarer Luftaufnahmen ihre volle Leistungsfähigkeit. Für die Rekonstruktion fotografiert man ein Objekt ziemlich oft so, dass sich die Fotos wie bei einem Panorama überlappen. Damit der Rechner auf die Form eines 3D-Modells schließen kann, muss jeder Punkt auf mindestens zwei Fotos zu sehen sein. Das Verfahren sucht auf unterschiedlichen Fotos markante gemeinsame Punkte, sogenannte Verknüpfungspunkte. Das sind beispielsweise Ecken oder markante Texturdetails wie Schmutzflecken. Sowohl die Position und Ausrichtung der Kamera, in der Fotogrammetrie als „äußere Orientierung“ bezeichnet, als auch die Position der Verknüpfungspunkte berechnet der Algorithmus anhand der Winkel zueinander. Mit genug Punkten entsteht daraus eine Punktwolke. Die Mathematik entspricht der klassischen Vermessung per Triangulation, nur automatisch und mit viel mehr Verknüpfungspunkten. Aus der Punktwolke schließt ein Algorithmus („Dreiecksvermaschung“) auf ein Modell mit geschlossenen Flächen. Auf das lassen sich abschließend Texturen legen. Diese liegen im Unterschied zu konkurrierenden Verfahren wie dem Laserscanning dank der Fotos ja bereits vor.