3D-Rekonstruktion von sakralen Kunstwerken mit Bild- und Laserdaten

Bachelorarbeit am ifp - Preslava Peshkova

Preslava Peshkova

3D-Rekonstruktion von sakralen Kunstwerken mit Bild- und Laserdaten

Dauer der Arbeit: 4 Monate
Abschluss: September 2019
Betreuer: Dr.-Ing. Michael Cramer
Prüfer: Prof. Dr.-Ing. Norbert Haala


 

Motivation

Eine genaue digitale Dokumentation von Kulturdenkmälern ist für den Schutz und die Bewahrung des kulturellen Erbes unerlässlich. Diese Aufgabe ist eine besondere Herausforderung, da die Objekte und Stätten des Kulturerbes sich stark voneinander in ihrer Bauform, ihrem Baumaterial und ihrer Größe unterscheiden. In allen Fällen ist eine maximale Genauigkeit des 3D-Modells zu erzielen.

Die typischen Mess- und Rekonstruktionsmethoden für die Erfassung von 3D-Daten wurden auf der Basis von Bildern oder Laserabtastung entwickelt. Durch eine Integration beider Methoden können die auftretenden Probleme des jeweiligen Ansatzes behoben werden und zu einer gegenseitigen Vervollständigung des 3D-Modells führen.

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wurden photogrammetrische Aufnahmen sowie terrestrische Laserscans zur dreidimensionalen Erfassung und Reproduktion der Form und des Erscheinungsbildes von drei sakralen Kunstwerken (Tabernakel, Lesepult, Altar) der katholischen Kirche St. Konrad, Stafflenbergstraße in Stuttgart durchgeführt. Die aus Bronze und Stein gefertigten Kunstwerke wurden von Prof. Josef Henger, Ravensburg geschaffen.

Datenerfassung

Die Datenerfassung erfolgte mit der Digitalkamera Nikon D800E und dem Laserscanner Faro Focus 3D erster Generation. Für die Registrierung und gegenseitige Verknüpung der Laserscanning-Aufnahmen wurden künstliche Referenzobjekte (Kugeln und Schachbrettzielmarken) in der Scanumgebung platziert.

 

Aufnahmekonstellation zur Erfassung des Tabernakels

Auswertung und Ergebnisse

Die Verarbeitung der Daten erfolgte im Wesentlichen mit der Software RealityCapture. Die vorhandenen Bilder wurden gemeinsam mit den Punktwolken aus dem Laserscanner ohne Verwendung von externen Passpunkten ausgewertet. 

Im Folgenden werden die Ergebnisse von einem der drei Objekten, der Tabernakelstele, gezeigt. Insgesamt 50 Bilder mit der Digitalkamera und vier Laserscanning-Aufnahmen wurden gemeinsam ausgewertet.

In dem untenstehenden Video ist das 3D-Modell des Tabernakels, berechnet aus Bildern und Laserscans zu sehen.

Tabernakel

00:37
© ifp

Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse der 3D-Rekonstruktion des Tabernakels.

Fazit

Die Erstellung geometrisch korrekter, detaillierter und vollständiger 3D-Modelle komplexer Objekte aus kombinierten Datenquellen erweist sich als besser als die rein bildbasierte oder laserscanning-basierte Methode!

Ansprechpartner

Dieses Bild zeigt Michael Cramer

Michael Cramer

Dr.-Ing.

Gruppenleiter Photogrammetrische Systeme

Zum Seitenanfang