Was ist Photogrammetrie?

Photogrammetrie ist eine Technologie, welche es ermöglicht, mit Hilfe von Fotos ein 3D-Modell eines real existierenden Objektes zu generieren. Photogrammetrie ist damit eine Alternative zur 3D-Modellierung eines Objektes mit digitalen Modellierungswerkzeugen wie Polygonalem Modellieren.

Für welche Objekte eignet sich Photogrammetrie?

Photogrammetrie eignet sich besonders gut für 3D-Modelle, die möglichst realistisch sein sollen und die schwer mit den normalen 3D-Modellierungswerkzeugen zu erstellen sind – beliebte Beispiele hierfür sind Backwaren wie Brote, Brezeln, Croissants oder auch Steine und Felsen. Diese Objekte sind schwer mit 3D-Modellierungswerkzeugen zu erstellen, da sie viele kleine Details haben, die schwer nachzumodellieren sind.

Wie funktioniert Photogrammetrie?

Photogrammetrie besteht aus 3 Phasen – in Phase 1 werden Photos von allen Seiten des Objektes aufgenommen. In Phase 2 wird aus den Photos mit der speziellen Photogrammetrie-Software ein 3D-Modell berechnet. Das generierte 3D-Modell wird in Phase 3 anschließend nachbearbeitet und für die Zielanwendung exportiert.

Photogrammetrie Phase 1 - Fotoshooting

Für die Photos ist eine gleichmäßige Ausleuchtung des Objektes besonders wichtig ohne Schlagschatten, die in jedem Bild anders fallen – eine Möglichkeit dafür ist, mit einem Fotozelt zu arbeiten. Für beste Ergebnisse benutzt man eine DSLR-Kamera im RAW-Format, möglich ist aber auch, mit einer guten Handykamera die Fotos zu machen.

 

Die Fotos werden dabei in  4 verschiedenen Höhen aufgenommen, je Höhe zum Beispiel in 20 Grad Abschnitten.  4×18 Bilder ergibt dabei insgesamt 72 Bilder. 

Photogrammetry - Setup mit Ringblitz und Fotozelt
Setup mit Ringblitz und Fotozelt
Photogrammetrie - Beispielfoto
Photogrammetrie - Beispielfoto

Photogrammetrie Phase 2 - Rekonstruktion in der Photogrammetriesoftware

In Phase 2 werden die Bilder in eine Photogrammetrie-Software geladen – die Hauptkonkurrenten am Markt sind Agisoft Photoshape und Reality Capture. 

In der Photogrammetrie Software wird dabei zunächst der Hintergrund ausmaskiert, die Berechnung über eine grobe Punktwolke, eine feinere Punktwolke bis hin zum polygonalen 3D-Modell kann dabei mehrere Stunden in Anspruch nehmen. Im letzten Schritt wird an dieser Stelle die Textur aus den Bildern generiert, damit die Brezel auch nach Brezel aussieht.

Photogrammetrie Phase 3 - Nachbearbeitung und Optimierung

Das fertige 3D Modell bekommt jetzt noch den letzten Schliff – zum Beispiel eine farbliche Anpassungen der Textur, das Schließen von Löchern am Boden. Ziel der Photogrammetriesoftware ist ersteinmal das 3D-Modell möglichst detailiert auszugeben, was eine geoße Datenmenge bedeutet. Für Metaverse-Anwendungen wie Virtual Reality und Augmented Reality bedeutet dies, dass die Datenmenge zum Beispiel über Texture Baking reduziert und optimiert werden muss. Das entstandene 3D Modell der Brezel können Sie hier beliebig drehen:

Kann man alle Objekte mit Photogrammetrie digitalisieren?

Photogrammetrie eignet sich vorwiegend für Objekte mit rauen Oberflächen und vielen Oberflächendetails wie der Brezel in unserem Beispiel – weniger geeignet sind zum Beispiel weiß lackierte Tische – da diese kaum Oberflächendetails haben und spiegelnd sind oder auch Objekte mit transparenten Materialien. Auch Vegetation wie Bäume sind schwer mit Photogrammetry zu digitalisieren.