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
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.
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.
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.
Schaltet man statt der Panorama Ansicht die 3D-Ansicht an, so sieht man die Punktewolke und darin mit Kugeln dargestellt die übrigen Scann-Standpunkte.
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.
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)
2. BLK360 Laserscanner (3D-Modell in mittlerer Auflösung, vermascht mit Autodesk Recap Pro)
Anmerkungen zum Leica BLK360
Positive Aspekte:
- Leicht zum transportieren: Gewicht: ca. 1 kg, Höhe: 165 mm, Durchmesser: 100 mm
- Stativadapter mit Schnellverriegelung erleichtert Montage und Demontage auf dem Stativ
- Minimalistisches und Formschönes Design, die Plexiglaskuppel schützt das empfindliche Gerät
- Laserklasse 1, kann somit bedenkenlos in Bereichen mit Publikumsverkehr, Museen etc. betrieben werden
- kann als Stand-Allone Gerät (ohne iPad) betrieben werden, dadurch erhöhte Betriebszeit
- einfach zu bedienen, bis auf ein paar WLan Verbindungsprobleme…
- durch die iPad Anbindung hat man sehr schnell einen Plan und Übersicht Vorort
- die erzeugte Punktewolke in mittlerer Auflösung ist für kleinere Objekte durchaus ausreichend
Negative Aspekte:
- Der BLK360 ist nur im Akku Betrieb nutzbar. Keine Möglichkeit das Gerät am Stromnetz / Netzteil zu betreiben. Selbst im Büro zum herunterladen der Daten ist ein Akku leer bis man 50 Scann-Positionen auf das iPad übertagen hat
- Kein wechselbarer Datenspeicher. Auf den internen 64Gb Datenspeicher können etwa 100 Scann-Vorgänge abgespeichert werden, bis der Datenspeicher voll ist. Danach muss man diesen löschen um neue Positionen scannen zu können. Da ich immer eine Sicherheitskopie meiner Daten anfertige, dauert es leider sehr lange bis diese Daten auf ein zweites iPad übertragen werden.
Zu allem Überfluss ist danach mindestens ein Akku des BLK360 leer. Dieser Vorgang kann leider nur über WLAN ausgeführt werden. - Die Qualität der Bilder erinnert an Handy Fotos der ersten Generation. Für Vermessungsaufgaben mag diese Qualität ausreichen, für das visualisieren von Räumen und Objekten in Virtual Reality, ist die Bildqualität in jeder Hinsicht ungeeignet. Die HDR Aufnahmen bieten zwar etwas mehr Dynamikumfang, dafür haben Sie einen totalen Farbstich und sind aufgrund der geringen Auflösung und Schärfe auch nicht besser.
Für dunkle Räume sollen 3 LEDs als Blitzlicht dienen. Diesen Test haben wir uns gespart, denn eine Kamera die bei Tageslicht keine gute Bilder liefert, tut dies in der Dunkelheit ebenso nicht. - Die Wärmebild Kamera wird in der aktuellen Firmware Version noch nicht unterstützt, daher konnten wir diese nicht testen.
- Leider verfügt der BLK360 nicht über einen Neigungssensor. Damit stehen die erzeugten Punktwolken auch nicht “im Wasser”.
Diesen Aspekt muss man insbesondere in der Auswertung berücksichtigen bzw. die Messanordnung anpassen. - Keine freie Wahl der Software. Im ersten Ansatz muss mindestens ein Monats Abo für Autodesk Recap Pro gekauft werden um die Daten vom BLK360 verarbeiten zu können. Nach Ablauf des Recap Pro Abos kann man seine eigenen Daten auf dem iPad nicht einmal mehr öffnen, um sie jemanden zeigen zu können! Ohne ein gültiges Abo verweigert die App ihren Dienst und selbst lokale Daten auf dem iPad sind somit nutzlos.
BLK360 Geschwindigkeit
Es gibt 3 Einstellungen für das Scannen mit einem BLK360. Je nach gewählter Stufe wird in einer geringen, mittleren oder hohen Auflösung gescannt.
- geringe Auflösung – Scanzeit ca. 2 min inkl. Fotoaufnahmen
- mittlere Auflösung – Scanzeit ca. 3 min inkl. Fotoaufnahmen
- hohe Auflösung – Scanzeit ca. 5 min inkl. Fotoaufnahmen
- Schaltet man den BLK360 auf HDR Aufnahme, so verlängert sich die Aufnahme Zeit deutlich. So dauert z.B. die mittlere Auflösung mit HDR Foto etwa 8-9 Minuten, je nach Lichtsituation.
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 Verfahren dar. In Kombination mit Luftbild Photogrammetrie und Nahbereich Photogrammetrie können wir maximale Qualität zu erschwinglichen Preisen anbieten.
- Laserscanning in der Spieleentwicklung (VR – Virtual Reality) sowie CGI und visuelle Effekte
3D-Laserscanning vereinfacht den Prozess der Spieleentwicklung wesentlich: Ohne großen Zeitaufwand lassen sich Objekte einscannen, in jeder Größe, vom kleinen Kieselstein bis hin zu Bergen, Burgen und Schlössern. - Filmbranche
die Erfassung von Drehorten bietet viele Vorteile. Egal ob bei der Vorab-Visualisierung und dem anschließenden Storyboarding - Location Scouting
den zukünftigen Drehort virtuell besichtigen und allen am Dreh beteiligten Personen digital präsentieren