3D-Laserscanning mit dem BLK360

Leica blk360 Laser Scanner in der Praxis

Wir erfassen und visualisieren Gebäude, Räume und Gelände mit moderner Laserscanning Technologie

3D-Laserscanning kommt heute in sehr vielen Bereichen zum Einsatz, bei denen es auf eine schnelle, genaue und kostengünstige Erfassung der Topographie ankommt. Typische Anwendungen sind das verformungsgerechte Aufmaß, das Fassadenaufmaß und die Gebäudedokumentation. Aus den Laserscann Ergebnissen lassen sich beispielsweise Volumen, Flächen, Grundrisse und Schnitte und vor allem auch aktuelle Pläne ableiten. Von den Vorteilen des High-Definition Surveying profitieren nicht nur Vermessungsingenieure, sondern auch Auftraggeber und Anwender von VR – Virtual Reality Systemen. An diesem Punkt kommen wir ins Spiel und nutzen die neue Technologie um die reale Welt in virtuelle Welten zu transformieren.

Die Werbung zum Leica BLK360 verspricht: Eine Revolution im Bereich des 3D Scannings. Der BLK360 ist der kleinste und zugleich leistungsstärkste Scanner seiner Klasse. Scanning, Panoramabilder und Thermalbilder alles in wenigen Minuten, mit einer Reichweite von bis zu 60m. Mit einem Gewicht von 1,1 kg ist der BLK360 ein absolutes Leichtgewicht.

Wir haben den BLK360 inzwischen auf Herz und Nieren testen können. Mehrere Objekte, Gebäude, Innenräume sowie Grundstücke haben wir damit erfasst und die Ergebnisse mit Photogrammetrisch erfassten 3D Modellen verglichen.

Hier ein kurzer Bericht zu unseren Erfahrungen des 3D-Laserscanning mit dem Leica BLK360. Für diesen Bericht haben wir exemplarisch einen relativ einfachen Raum, den Viktoriensaal im Neuen Schloss Schleißheim, gewählt. Der Viktoriensaal hat eine Größe von 15m x 13m und eine Raumhöhe von etwa 12m.

Die Vorbereitung

Bevor man sich zum Objekt der Begierde begibt, muss man sich einen genauen Plan überlegen, wo und wie oft man den BLK360 im Raum positioniert. Auch ein Laserstrahl geht nicht um die Ecke. D.h. man muss dafür sorgen das der Laserstrahl trotzdem in jede Ecke, bzw. alle verdeckten Wände des Raumes treffen kann, um diesen bis ins letzte Detail erfassen zu können.
Der Laser hat zwar 60m Reichweite, aber selbst in diesem Raum, muss man den Scanner mindestens 6 mal scannen lassen, damit er möglichst alle Ecken des Raumes erfassen kann. Problematisch sind in diesem Fall z.B die Fensterleibungen, der Kamin und die nach hinten versetzten Fenster unterhalb der Decke in einer Höhe zwischen 8,30 m und 12 m. Bei dieser Raumhöhe muss man einen zweiten Scandurchgang in einer Höhe von etwa 10 m durchführen, um den oberen Bereich fehlerfrei abdecken zu können.

Laserscannen und die Zusammenführung in eine 3D-Punktewolke

Leica blk360 Laser Scanner in der Praxis

Der BLK360 verfügt über mehrere Sensoren und Kameras. Drei Kameras mit jeweils 15 Megapixel sind für die Fotoaufnahmen vorgesehen. Im ersten Durchgang nach dem Start wird ein spährisches Panorama mit einer Auflösung von 150 Megapixel aufgenommen. In den Einstellungen kann man sogar ein HDR Panorama erstellen, was deutlich mehr Zeit in Anspruch nimmt. Auf die Qualitätsmerkmale kommen wir später zu sprechen.
Im zweiten Durchgang erfasst der BLK360 berührungslos seine Umgebung und speichert jeden Punkt als dreidimensionale Punktwolke in seinem Koordinatensystem auf dem internen Datenspeicher ab. Der Scanvorgang dauert je nach Auflösung und HDR / Nicht HDR zwischen 2 und 20 Minuten. Der BLK360 kann als Stand-Allone-Gerät betrieben werden. Dazu betätigt man einfach den am Gerät den Aufnahmeknopf und startet den Scan. Die Daten werden auf dem 64GB internen Speicher gespeichert.

Gleichzeitig kann der BLK360 per WLAN mit einem ipad Pro verbunden werden um die Daten in Echtzeit mit Recap Mobile zu verarbeiten.

Um Recap Mobile nutzen zu können ist eine Autodesk Recap Pro Lizenz notwendig. Diese kann man z.B. auch Monatsweise bei Autodesk abrufen. Vorausgesetzt man hat die einzelnen Scan-punkte nicht zu weit auseinander platziert, führt Recap Mobile die Registrierung automatisch durch und erstellt eine zusammenhängende Punktwolke.

Leica blk360 Laser Scanner in der Praxis Recap pro registrierung

Recap Pro Mobile auf dem iPad: Links die Liste der aufgenommenen Positionen, rechts das Scann-Ergebnis, dargestellt als 2D Orthophoto. Die schwarzen Punkte zeigen die Position an der der BLK360 stand. Um Recap Mobile nutzen zu können ist eine Autodesk Recap Pro Lizenz notwendig. Diese kann man z.B. auch Monatsweise bei Autodesk abrufen. Vorausgesetzt man hat die einzelnen Scan-punkte nicht zu weit auseinander platziert, führt Recap Mobile die Registrierung automatisch durch und erstellt eine zusammenhängende Punktwolke.

Autodesk Recap Pro Mobile , Vermessung im Bild des BLK360
Autodesk Recap Pro Mobile , Vermessung im Bild des BLK360

In dem erzeugten Plan kann man recht schnell erkennen ob z.B. weitere Scanpositionen notwendig sind um den gesamten Raum abdecken zu können. Schaltet man von der Kartenansicht auf Realbild um, sieht man das ausgewählte Panorama. In diesem kann man bereits Vermessungen durchführen oder auch Notizen hinzufügen. Die weißen Kugeln zeigen den Standpunkt weiterer Scann-Punkte an.


Nachbereitung der 3D-Laserscann Daten

Die Nachbereitung der Daten erfolgt am Desktop PC mit dem Autodesk Programm Recap Pro. Dazu müssen die Daten vom iPad über das USB Kabel übertragen werden. Dies erfolgt komfortabel über Recap Pro. Falls die Registrierung bereits zuverlässig am iPad gemacht wurde, kann Recap Pro am Desktop das Projekt direkt registrieren. Manuelle Registrierung oder Teil-import der Daten ist natürlich auch möglich. Anzumerken ist allerdings der Umstand, dass man keine andere Möglichkeit hat an die Scann Daten des BLK360 heranzukommen. Der BLK360 besitzt weder eine auswechselbare Speicherkarte noch einen USB Anschluss.

Autodesk Recap Pro am Desktop: Import der Daten vom iPad und automatische Registrierung. Das Bild zeigt den blau markierten Standpunkt und stellt das aufgezeichnete Panorama dar.

Schaltet man statt der Panorama Ansicht die 3D-Ansicht an, so sieht man die Punktewolke und darin mit Kugeln dargestellt die übrigen Scann-Standpunkte.

Autodesk Recap Pro, registrierung der BLK360 Daten
Autodesk Recap Pro, Punktewolke der registrierten BLK360 Scanner Daten

Analyse, Vermessung und Fotodokumentation

Anhand des 3D-Gebäudemodells kann das Objekt bequem vom Schreibtisch aus begutachtet und analysiert werden.
Innerhalb des virtuellen Rundganges können Details geprüft und vermessen werden.

Autodesk Recap Pro Mobile , Vermessung im Bild des BLK360
Autodesk Recap Pro Mobile , Vermessung im drehbaren Panorama

Ebenso können direkt in der 360°  Panoramaansicht die jeweiligen Scan-Standpunkte geöffnet werden, um Abstände, Höhen usw. einfach und schnell einzumessen.
Zu guter Letzt kann man die Daten exportieren und ggf. in anderen Software Tools weiterverarbeiten.
Das Vermaschen zu einem fertigen, texturierten Modell geht auch mit Autodesk Recap Pro. Allerdings ist die Größe auf 30×30 m und maximal 20 Scan-Standpunkte limitiert. Größere Modelle müssen aufgeteilt oder eben mit anderer Software weiter vearbeitet werden.


Vergleich der erzeugten 3D Modelle

1. Photogrammetrie (Nicht bereinigtes 3D-Modell, erzeugt aus 503 Fotos)

Leica BLK360 3D Laserscan

Luftbild Photogrammetrie

Luftbild Photogrammetrie Rekonstruktion Kirche Museen Fassaden

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit des Multikopters besteht in der Luftbild Photogrammetrie. Die Photogrammetrie stellt ein Vermessungsverfahren dar, bei dem mit Hilfe von Bildern eine räumliche Rekonstruktion von Objekten erfolgt. Die Photogrammetrie wird dabei unter anderem für topografische Aufnahmen und für die Erstellung von 3D Modellen genutzt. Damit eröffnet sich ein sehr weiter Anwendungsbereich von Katastermessungen, Flächen und Volumenberechnungen bis zur Baufortschrittsdokumentationen, Vermessung von denkmalgeschützten Gebäuden, Burgen, Schlössern und auch archäologischen Ausgrabungen.

Luftbild Photogrammetrie dient in der Regel nicht nur der Erstellung und Fortführung topographischer Karten und Orthophotos, der großmaßstäbigen Punktbestimmung in Liegenschaftskatastern und zur Flurbereinigung. Aus den Daten können auch digitale Geländemodelle (DGM) abgeleitet werden. Die Landnutzungserhebung sowie Umwelt- und Leitungskataster profitieren ebenfalls von den Resultaten der Luftbild Photogrammetrie.
Vermehrt werden die Date für
Die Navigation wird mit vordefinierten GPS-Wegpunkten durchgeführt, um ein bestimmtes Gebiet systematisch abfotografieren zu können. Dies lässt sich auch zu einem beliebigen Zeitpunkt wiederholen, um zum Beispiel eine Entwicklung zu dokumentieren.
Die Luftbildaufnahmen werden mit genauen GPS Koordinaten sowie der Flughöhe abgespeichert und werden später von der entsprechender Software wie Agisoft Photoscan, Pix4D, CaptureReality, Autodesk Recap Photo oder vergleichbaren berechnet. Dort werden auch GCPs eingefügt.
Das Berechnen kann für einige 100 Bilder durchaus einige Stunden dauern. Je nachdem welche Einstellungen und Ansprüche man an die Auflösung hat.

 

3D Modell vom Bismarckturm am Starnberger See

Das 3D Modell vom Bismarckturm war der erste Versuch und liegt bereits einige Jahre zurück. Das 3D Modell wurde aus 130 Luftbildern erstellt, die rund um den Turm in unterschiedlichen Höhen aufgenommen wurden.

Bismarckturm 3D Starnberger See

Einsatzgebiete für 3D Laserscan Technik in Kombination mit Photogrammetrie

Wir erfassen, bearbeiten und liefern Ihnen eine präzise, schnelle und umfassende dreidimensionale Datenmodelle Ihrer Räume, Gebäude und Anlagen. Insbesondere bei komplexen, großen und verwinkelten Flächen stellt diese Art der Laser-Erfassung von Gebäuden ein äußerst präzises und doch preisbewusstes Verfahren dar. Dabei spielt es keine Rolle, ob Sie im Bereich der Bauwirtschaft, des Facility Managements oder im Einzelhandel zu Hause sind.

360 Grad 3D Kamera

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Es gibt nicht die BESTE 360 Grad Kamera, sondern immer nur die RICHTIGE Kamera für einen speziellen Dreh.
Klären wir einmal den Unterschied zwischen einer 360 Grad Kamera und einer 360 Grad 3D Kamera: 360 Grad 3D Kameras filmen im Gegensatz zu normalen 360° Kameras, jede Richtung mit zwei Linsen ab. Der Linsen-Abstand zwischen der linken und rechten Kamera beträgt etwa 65mm-68mm. Dies entspricht in etwa unserem Augenabstand und vermittelt den besten 3D Effekt. Jeweils zwei Kameras filmen gleichzeitig, zwei überlappende Bildausschnitte, einen für das linke und einen für das rechte Auge. Da diese Kameras nebeneinander angeordnet sind, filmen sie die Szene aus zwei unterschiedlichen Winkeln.

Dieses Bild veranschaulicht die Aufnahmetechnik einer 3D 360 Grad Kamera. Bei anderen Bauformen sind die Kameras paarweise parallel angeordnet. Die zweit genannte Bauform hat gewisse Vorteile in Bezug auf die Lage der Stitchkanten. Auch die Anzahl der sichtbaren Stitchkanten halbiert sich.

Auf der Basis dieser Bild Überlagerung und dem unterschiedlichen Aufnahmewinkel, wird später der 3D-Effekt berechnet. Dadurch gewinnt das Bild deutlich mehr Tiefe und verleiht dem Zuschauer deutlich mehr Präsenzgefühl. Der Zuschauer kann die Bildtiefe im 3D Video sehen. Dies ist bei monoskopischen 360 Grad Videos nicht der Fall!
Das 3D 360 Grad Video unterscheidet sich also hauptsächlich in der Immersion von “normalen” 360 Grad Videos.

Es handelt sich also im Prinzip um den selben 3D-Effekt den Sie aus dem Kino kennen. Auch diese 3D Filme wurden mit speziellen 3D Kameras aus zwei Winkeln aufgenommen. Eine Gemeinsamkeit haben VR Brille mit 3D Kino auch. Im Kino müssen Sie auch eine 3D Brille aufsetzen um das Bild stereoskopisch zu sehen.
In der VR Brille bzw. Smartphone mit VR Brille, sieht man auch zwei Bilder, je eins pro Auge.

Der Unterschied bei der Wiedergabe zwischen monoskopischem und stereoskopischem 3D Inhalt ist folgender:

  • Bei einem monoskopischen 360 Grad Video ist der Bild-Inhalt des linken und rechten Bildes absolut identisch. D.h. man sieht mit beiden Augen das gleiche Bild, dadurch kann auch keine Bildtiefe im Video entstehen.
  • Bei einem stereoskopischen Inhalt sieht man links das Bild welches von der linken Kamera aufgezeichnet wurde. Mit dem rechten Auge sieht man das Bild welches mit der rechten Kamera aufgezeichnet wurde.
  • Aus diesem Grund bestehen 3D Videos aus zwei Videospuren. Dabei kann der Produzent wählen ob er die zwei Videospuren übereinander (Top/Bottom) oder nebeneinander (side by side) anordnet.
  • 3D Videos sind daher (bei selber Qualität) doppelt so groß und brauchen eine entsprechend Bandbreite wenn man Sie online streamt.
  • Es gibt noch viel mehr Unterschiede und Probleme bei dieser art 3D Filme zu drehen bzw. sie darzustellen. Zu gegebener Zeit werden wir den Stoff noch ergänzen bzw. auf entsprechende Literatur verweisen.

360 Grad 3D Kameras und Kamerasysteme

zugegebenermaßen ist diese Liste nicht vollständig, da alle paar Monate neue Kameras auf den Markt kommen.

  • 360 Grad Rigs: Gopro Omni, Freedom 360
  • Professionelle 360° Kameras: Zcam S1, Zcam E1, Zcam Pro
  • Professionelle 3D 360 Grad Kameras: Jaunt, Nokia OZO, Google Jump, Kandao Obsidian, Zcam V1
  • 360 Grad Action Kameras: Ricoh Theta S, LG 360 Cam, Samsung Gear 360, Kodak Sp360 4k, Nikon Keymission 360, 360Fly 4K, Yi 360, und viele andere
  • 360 Grad Aufsteck-Kameras für Smartphone: NeoEye, Insta360 nano
  • 3D 360 Grad Consumer Kameras: Vuze, Hubblovr, Insta360 Pro
  • Nicht aufgeführt sind noch viele professionelle Rigs basierend auf Markenkameras wie: Blackmagic, Sony, Panasonic, Canon etc. Diese Kameras werden meist mit Fisheye Objektiven von izugar oder Entaniya ausgestattet.

Ein Stapel unserer eigenen 360 Grad Kameras sehen Sie oben im Bild:

Im einzelnen handelt es sich um folgende 360 Grad Kameras: Zcam E1, Gopro Omni, 3D Kamera, 3X Gopro rig, 2X-Entaniya

Wie bereits erwähnt, ist der Workflow für 3D 360 Grad Video Produktion deutlich aufwendiger.

Auf dieser Seite sind ein paar Details zu 360 Grad Video Luftaufnahmen mit Drohnen .

Mallorca 360 Grad Video Rundgang

Mallorca 360 Grad Video Rundgang

Im Rahmen eines Auftrages in Mallorca haben wir einen freien Tag genutzt um ein paar Sehenswürdigkeiten auf der Insel mit der 360 Grad Kamera festzuhalten. Dabei ist ein kurzes Video entstanden: der Mallorca 360 Grad Video Rundgang.

Auch wenn sich in Palma und am Ballermann die Deutschen Touristen stapeln, hatten wir den Eindruck das es in weiten Teilen der Insel noch gemütlich zugeht. Zumindest wenn man etwas früher aufsteht hat man die Gelegenheit viele der Sehenswürdigkeiten ungestört zu genießen.
Über 180 Strände locken jedes Jahr Millionen Deutscher Touristen auf die Insel. Wer eher einsame Buchten sucht, muss eventuell einen Fußmarsch in Kauf nehmen und auf Liegen oder Strandbars verzichten.

Hier ein paar Tips für abgelegene Strände auf Mallorca

Cala Tuent an der Westküste

Etwa vier Kilometer vor Mallorcas meist besuchter Bucht der Sa Calobra, geht es zur Cala Tuent mit einem wunderbar gelegenen Natur-Kiesstrand.

Cala Murta an der Nordküste

Anfahrt von Port de Pollença aus durch unzähligen Serpentinen, Auto Parken und dann noch eine knappe halbe Stunde zu Fuß Richtung Bucht laufen. Getränke und Essen nicht vergessen, dort gibt es keinen Service und keine Liegen mit ausgebreiteten Handtüchern. Deshalb ist hier auch in der Hochsaison kein Gedränge und man teilt sich diese idyllische Bucht nur mit ein paar anderen Naturliebhabern.

Mallorca 360 Grad Video Rundgang

Mallorca 360 degree VR Tour

Dieses Video ist übrigens nicht mit der Insta360 Pro aufgezeichnet worden, sondern mit einem Gopro Rig bestehend aus 3 Gopro Hero4.

Cala S’Illot

Der kleine Kiesstrand auf der Halbinsel La Victoria ist ebenfalls noch ein Geheimtipp. In einem Naturpark mit Picknickplätzen und einem kleinen Fischlokal gelegen, ist er ideal für einen Tagesausflug.

Höhlen

Rund 3500 Höhlen sind auf der Insel bekannt und nur eine Handvoll von ihnen sind für Besucher zugänglich. Die berühmteste von ihnen ist die Drachenhöhle im Osten bei Porto Cristo. Hier kommen zur Hochsaison leider viele Omnibuse mit Touristenmassen.
Nach der Führung durch die riesige Tropfsteinwelt kommt man zum abschließenden Höhepunkt, einem klassischen Konzert in Ruderbooten auf dem kitschig ausgeleuchteten unterirdischen See Lac Martel.

Leider konnten wir nicht alle abgelegenen Plätze an dem einen freien Tag besuchen aber wir haben uns fest vorgenommen die Insel bald wieder aufzusuchen.

3D 360 Grad Video Produktion mit der Insta360 Pro?

In der Hoffnung auf eine neue Kamera umzustellen, haben wir die lang ersehnte Insta360 Pro auch auf Mallorca getestet. Leider entspricht die Qualität der Insta360 Pro nicht im Geringsten unseren Erwartungen. Daher setzen wir nach wie vor auf unsere eigene Kamera Lösung.

Nachteile der Insta360 Pro

  • Die Insta360 Pro speichert die Video-streams aller 6 Kameras auf eine einzige Speicherkarte. Damit das funktioniert, muss das Videomaterial sehr stark komprimiert werden. Dies führt zu deutlichen Artefakten und verwaschenen Aufnahmen.
  • Durch den eingebauten Lüfter ist die Tonaufnahme gänzlich unbrauchbar. Selbst in einem Abstand von 2m von der Kamera ist der Lüfter noch deutlich wahrnehmbar. Es wäre undenkbar mit der Insta360 Pro und ihrem Lüfter-Geräusch eine 3D 360 Grad Video Produktion, wie der SYMPHONIEKONZERT Altomonte Orchester Rémy Ballot aufzuzeichnen. Der Dirigent hätte uns sofort von der Bühne geworfen.
    Selbst bei externer Ton-Aufzeichnung führt der Lüfter noch zu störenden Nebengeräuschen.

Insta 360 Pro 360° Kamera auf Mallorca

Ein paar Videobeispiele von der Insta360 Pro sind auf Anfrage vorhanden. Die Insta360 Pro wurde aus o.g. Gründen nicht weiter eingesetzt und weiter veräußert.

Keltensiedlung Stöffling

Keltensiedlung Stöffling

Wie war das Leben der Kelten und Römer vor fast 2000 Jahren in “Bedaium”? Dieser Frage werden wir in unserer 360 Grad Dokumentation in der Keltensiedlung Stöffling nachgehen. Wie immer kam die ganze Technik zum Einsatz: Die 360 Grad Drohne und mehrere 3D Kameras für 360° 3D Video und 3D Panoramen.

Seht den keltischen Handwerkern über die Schulter, wie z. B ein Kettenhemd gemacht wird, wie man einen Korb aus Weidenruten macht oder wie damals gekocht wurde. Seht zu wie geschickt bereits Kinder mit Pfeil- und Bogen umgehen können und entdeckt wie die Menschen vor über 2000 Jahren in der Keltensiedlung von Stöffling gelebt und gearbeitet haben.

Die Keltensiedlung Stöffling ist Teil des 2007 eröffneten Archäologischen Rundwegs durch die Gemeinde Seeon-Seebruck am Nordufer des Chiemsees in Oberbayern. Im Bereich der ehemaligen Keltensiedlung wurden mehrere Tausend keltische Münzen aus Gold, Silber und anderen Metallen, sowie 24 nahezu vollständig erhaltene Fibeln gefunden. Eine Datierung anhand der Fibeln erlaubte einen Rückschluss auf die Besiedlung von ca. 250 bis 30 vor Christus. Unweit des Originalfundortes der keltischen Siedlung wurde eine menschliche Ansiedlung – in Form eines keltischen Gehöfts – möglichst realistisch nach-gebaut. Die Gebäude erheben zwar nicht den Anspruch, dass die Siedlung einmal genau so ausgesehen hat, geben aber trotzdem einen guten Eindruck vom Leben im 3. Jahrhundert vor Christus. Die Häuser waren schilfgedeckt und statt Fenstern nutzten die Kelten Gucklöcher in unterschiedlicher Höhe, die mit Holzschubern von innen verschlossen wurden.

3D 360 Grad Video, bitte mit einer VR Brille ansehen um den 3D Genuss zu erleben

Am Monitor können Sie auch eine Rot/Grün Brille aufsetzen und das Video in Anaglyphtechnik anschauen. Dazu müssen Sie das Video unten rechts mit dem Zahnrad auf Anaglyph stellen und drauf achten das die Qualität auf 2160 (4k) steht.

3D 360 Ancient Celtic Village Stöffling

3D 360 Grad Virtueller Rundgang durch die Keltensiedlung Stöffling

Um in den Genuss der 3D stereoskopischen Sicht zu gelangen muss man sich den Rundgang mit einer VR Brille ansehen. Nach dem man das Brillensymbol berührt hat, kann man die verwendete Brille auswählen und danach den Rundgang in der VR Brille mit dem Smartphone anschauen.

Am PC können Sie mit gedrückter linker Maustaste das Panorama in jede beliebige Richtung drehen, die 3D Sicht entgeht Ihnen aber ohne die VR Brille!

360 Grad Luftpanorama von der Keltensiedlung Stöffling


Auffällig ist, das die neu-zeitigen Kelten mit vielen Autos zur Siedlung fahren 😉

Die Keltensiedlung kann man auch in Natura erleben, weitere Informationen finden Sie unter: Kelten und Römer – Geschichte erleben!

Photogrammetrische Erfassung der Keltensiedlung Stöffling mittels Luftbild Photogrammetrie

Keltengehöft Stöffling in 3D