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WO2017137158A1 - Method and image recording device for determining a geometric measurement variable of a selection object - Google Patents

Method and image recording device for determining a geometric measurement variable of a selection object Download PDF

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Publication number
WO2017137158A1
WO2017137158A1 PCT/EP2017/000147 EP2017000147W WO2017137158A1 WO 2017137158 A1 WO2017137158 A1 WO 2017137158A1 EP 2017000147 W EP2017000147 W EP 2017000147W WO 2017137158 A1 WO2017137158 A1 WO 2017137158A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
geometric
image
points
adjacent
primitive
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/000147
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jan-Friso Evers-Senne
Hellen ALTENDORF
Original Assignee
Testo SE & Co. KGaA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Testo SE & Co. KGaA filed Critical Testo SE & Co. KGaA
Publication of WO2017137158A1 publication Critical patent/WO2017137158A1/en

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C11/00—Photogrammetry or videogrammetry, e.g. stereogrammetry; Photographic surveying

Definitions

  • the invention relates to a method and, on the other hand, to an image recording device for determining a geometric measured variable of a selection object.
  • a geometrical measured quantity can be, for example, a spatial distance and / or a surface area.
  • a true-to-scale 3D image composed of 3D points of the selection object and of at least one object adjoining the selection object is created, in a fitting step a subset allocatable to the selection object and a subset of 3D points assignable to the at least one adjoining object are selected, and for each of these at least two subsets a geometric primitive is fitted computer-aided, and
  • At least one intersection curve of the geometric primitive is computed and determined by means of the at least one intersection curve, a maximum extent of the election object in at least one direction and used for computer-aided calculation of the geometric measurement.
  • the additional inclusion of a plurality of 3D points (generally also referred to as a point cloud) of at least one part of at least one adjacent to the election object is for this addition to the fit of a geometric primitive in the 3D points of the election object, even for the at least one adjacent object a geometric primitive fit. It is advantageous if the two adjoining objects or at least parts thereof have a different spatial direction. Due to the different spatial directions, an intersection curve then results between the geometric primitive that is assigned to the selection object and the at least one further geometric primitive that is assigned to the at least one adjoining object. Such an intersection curve can also generally result from an intersection between the primitives.
  • This cut-off curve makes it possible to determine the maximum extent of the selection object in the at least one direction in which the selection object adjoins the at least one adjoining object.
  • the method according to the invention therefore makes it possible to determine a geometric measured variable, such as at least one dimension of a selection object, fully automatically.
  • the exact boundaries of the election object do not have to be 3D points be represented, which lie on these borders in order to be able to determine the geometrical measured quantity.
  • This can be advantageous, for example, when a border area, in particular an edge, of the target object is so low in features that no features can be detected therein, or the border area is insufficiently detected by the at least one 3D image, for example due to occlusions.
  • the method according to the invention is preferably carried out by recording only a single 3D image, in particular with a suitable 3D sensor.
  • a 3D image can also be created by a calculation.
  • a runtime measurement and / or a structure-from-motion method is preferably used to calculate the 3D image.
  • a sequence of a plurality of visual images preferably from respectively different viewing angles, can be recorded on the selection object. It may also be expedient if, in a distortion correction step, a correction of a local error of the imaging of the 3D image and / or of the visual images is carried out with computer assistance.
  • different geometric primitives can be calculated.
  • at least one geometrical primitive preferably configured and / or bounded, conical shell part, cylinder shell part and / or a plane part is used. If, for example, a building wall is to be measured by means of the method according to the invention, as described and claimed here, then the window object designed as a building wall can be adjusted by fitting in a plane formed as a plane Primitivs into the subset of 3D points that are assigned to the election object, the spatial direction of the election object are determined.
  • a grouping step is carried out before the adaptation step to determine at least one spatial direction, in particular a local normal vector and / or one or two tangent vector (s) for each 3D point and then assign the 3D points in a computer-assisted manner according to their respective spatial directions to a subset of 3D points.
  • a grouping step is carried out before the adaptation step to determine at least one spatial direction, in particular a local normal vector and / or one or two tangent vector (s) for each 3D point and then assign the 3D points in a computer-assisted manner according to their respective spatial directions to a subset of 3D points.
  • a local plane and therefrom a normal vector is calculated, and that in the fitting step for each subset at least one or exactly one geometric primitive is fitted computer-aided.
  • the at least one true-to-scale 3D image is taken by the selection object and at least parts of two or more adjacent objects.
  • the true-to-scale image next to the selection object of three or four adjoining objects or parts thereof it may be particularly useful if at least parts of all adjacent objects are included.
  • Containing adjacent objects Containing adjacent objects, the maximum expansions or the bounds at which the choice object adjoins the adjoining objects of the election object can be assigned by calculating a respective intersection curve between the geometric primitive assigned to the election object and the other geometric primitives associated with the adjacent objects, respectively.
  • the at least two or more geometric primitives can be checked and / or optimized.
  • the selection object is a building wall or a part thereof and / or that at least one adjoining object is part of an adjacent building wall, a part of an adjacent floor and / or a part of an adjoining ceiling.
  • a distance between two points and / or two boundary lines, a surface or another dimension can be determined as a computer-aided geometric measurement of a building wall.
  • the geometric measurement is a spatial distance, in particular a width, a height, a particular shortest and / or largest, distance between two boundary lines, and / or a diagonal . and / or an area, in particular of the entire election object or a part thereof.
  • the selection object for which a geometrical measured variable is to be determined is selected manually and / or computer-assisted automatically.
  • the geometrical primitive closest to a center of the 3D image is automatically assigned to the selection object in a computer-assisted manner.
  • the at least one cutting curve is a cutting line. This can be the case, for example, if an intersection curve is calculated from two geometric primitives designed as planes.
  • the at least one 3D image is created by having a Image acquisition device is recorded with a 3D camera or that the 3D image is acquired by a multi-image reconstruction from a sequence of a plurality of visual images, which were recorded in particular by means of an image recording device with a visual camera, preferably by a structure-from-motion method, is calculated.
  • a 3D image is taken by an image acquisition device with a time-of-flight sensor, a laser scanner and / or a stereo camera, in particular for carrying out a transit time measurement by means of a light pulse ,
  • the determination of the geometric measured variable can be made by taking into account a
  • Gravity vector is optimized.
  • the direction of the gravitational vector is used as the perpendicular direction, so that, for example, even with an oblique orientation of one or the image recording device during the recording step, the spatial direction of the geometrical measured variable is better determinable, since the perpendicular direction always down, that is
  • a value of a height to be determined of a Wahl Surprisees and their actual orientation which usually runs parallel to the direction of the gravitational vector, and / or a value of a width of a Wahlebenes to be determined and their actual orientation, which is generally transversely, in particular perpendicular or horizontal, to the direction of the gravitational vector, easier and more accurate to determine.
  • the geometrical measurand is an area of, for example, a rectangular area
  • the one-dimensional values as shown in FIG In this case, the width and the height, from which the surface content can be calculated.
  • the gravitational vector is determined by a gravitational measurement. This can be done for example by a suitable measuring device.
  • a RANSAC method and / or a region-growing method is used in the fitting step.
  • the region-growing method is an iterative method in which, in particular computer-aided, 3D-point for 3D-point are checked from a selected 3D-point or seed, whether neighboring points can still be calculated to the geometric primitive or to a belong to other geometric primitive. For example, as soon as the selected geometric primitive is finally determined, its boundary and the 3D point sequence, in this case subsequently in the neighborhood, can be searched for further geometric primitives.
  • the invention relates to a
  • the invention proposes an image pickup device for determining a geometric measurement of a Wahlebenes, with an image sensor for receiving a 3D image, a Grup techniksritt for grouping the 3D-Unkte in subsets that the Wahl Meeting and the at least an adaptation unit for fitting a geometric primitive into a subset of 3D points, an intersection curve calculation unit, which is set up for calculating at least one intersection curve to two geometric primitives, a calculation unit for Calculation of a geometrical measurand by taking into account at least one calculated intersection curve between the geometrical primitive associated with the choice object and at least the geometrical primitive associated with the at least one adjoining object.
  • the image recording device has the advantage that at least one or exactly one stationary camera pose is taken of at least one or exactly one true-to-scale 3D image of the selection object and at least one object or a part thereof adjacent to the selection object in order to determine a geometrical measurand of the choice object.
  • a computer-aided automated calculation of the geometric measurement variable of the selection object is possible by means of the image recording device according to the invention, without the need for further manual intermediate steps.
  • the 3D calculation unit is set up to determine at least one spatial direction, in particular a local normal vector and / or one or two tangential vectors, of a 3D point. In particular, this can be achieved by first calculating a local level and from this a normal vector for each 3D point. Furthermore, the 3D calculation unit may be configured to combine the 3D points according to their spatial directions into subsets of 3D points. As a result, the 3D points can be easily determined, which must be used to fit a geometric primitive as a subset of 3D points.
  • the image recording device it may be expedient if it has a plausibility check device for checking and / or optimizing the at least one geometric primitive.
  • a plausibility check device for checking and / or optimizing the at least one geometric primitive.
  • it can be set up to optimize the at least one geometric primitive until a minimized discrepancy exists between the SD points and the actual points of the geometric primitive. As a result, a particularly good fit of the geometric primitive can be achieved.
  • Imaging device the same advantages as the advantages that have been previously described for the inventive method.
  • the invention thus relates to a method and an image recording device for determining a geometric measurement variable of a selection object.
  • the method comprises a plurality of steps, wherein in a recording step from at least one stationary camera pose, at least one true-to-scale 3D image of the selection object and at least one object or a part thereof adjacent to the election object is recorded and / or computer-aided, wherein feature detection occurs in a feature detection step the at least one 3D image is computer-aided to identify image pixels as feature pixels, wherein in a 3D calculation step to the feature pixels 3D points of the choice object and the at least one adjacent object are computationally calculated, in one Einpassungs intimid selected a subordinate to the election target sub-set and at least one adjoining object subset of 3D points and for each of these at least two subsets a geometric primitive is fitted computer-aided, and wherein at least one calculation step at least one computer
  • the image recording device is set up to carry out the method according to the invention and has an image sensor, a feature detector, a 3D calculation unit, a grouping unit, an adaptation unit and a calculation unit
  • Fig. 1 is a simplified schematic representation in
  • Fig. 2 is a simplified schematic representation m
  • Fig. 3 shows three subsets of 3D points which the
  • Fig. 4 shows three subsets of 3D points
  • Selection object a first adjacent object and a second adjacent object are assigned and in which each geometric primitives are fitted
  • Fig. 5 defined by determining the average curves
  • FIGS. 1, 3 and 5 as well as in FIGS. 2, 4 and 6, two application examples of the invention for different arrangements of objects are shown in a simplified schematic manner.
  • an image recording device 1 is used for determining a geometric measured quantity of a selection object 2 in order to carry out the method according to the invention as described and claimed herein.
  • the image recording device 1 has an image sensor 5 for recording a 3D image or an image sequence of a plurality of, in particular visual images, which consist of different images Camera poses are recorded, to calculate a 3D image.
  • the image sensor 5 may be formed, for example, as a stereo camera.
  • an equalization of individual images is performed as additional steps.
  • a distortion correction unit can be provided for this purpose by means of which local errors of the image scale can be corrected.
  • a rectification of the images is performed so that the image lines correspond to the epipolar lines.
  • an optimization is carried out so that there is matching along the image lines and / or the epipolar lines.
  • a conversion of disparities into distance values can also be provided. All these processing steps are already known from the prior art.
  • a specific embodiment of the distortion correction unit can be provided for this purpose by means of which local errors of the image scale can be corrected.
  • a rectification of the images is performed so that the image lines correspond to the epipolar lines.
  • an optimization is carried out so that there is matching along the image lines and / or the epipolar lines.
  • a conversion of disparities into distance values can also be provided. All these processing steps are already known from the prior art.
  • Imaging device 1 can be provided that a recording step from at least one or exactly a fixed camera pose is made to at least receive a true-to-scale 3D image of the election object 2 and at least two adjacent to the election object objects 3, 4 or at least a part thereof and / or calculated computer-aided.
  • the image recording device 1 further has a feature detector for identifying image pixels in the at least one 3D image as feature pixels 6. This is a feature detection step is carried out, by means of which a feature detection is applied to the at least one 3D image computer-aided to identify image pixels as feature pixels 6.
  • the image acquisition device 1 also has an SD calculation unit for calculating 3D points 7 to the feature pixels of the selection object 2 and at least one object 3, 4 adjacent to the choice object 2.
  • a 3D calculation step can be carried out, wherein the feature pixels 6 Points 7 of the voting object 2 and the two adjacent objects 3, 4 are computed computer-assisted.
  • the image recording device 1 has a grouping unit for grouping the 3D points 7 into sub-sets.
  • the subsets preferably include all 3D points 7, which can be assigned to the choice object 2, the first adjacent object 3 or the second adjacent object 4.
  • the individual 3D points 7 can therefore be assigned to a subset according to their spatial direction. This is a separation of 3D points 7 possible, which can be used for fitting different geometric primitives 8, 9, 10 or be used.
  • the image recording device 1 further has a fitting unit for fitting a geometric primitive 8, 9, 10 into a subset of 3D points 7.
  • a fitting step can be carried out, in which, for example, a subset assigned to or assignable to the selection object 2 and further subsets of 3D points assigned to or assignable to the two adjacent objects 3, 4 are selected and in each case a geometric primitive 8, 9, 10 computer-based fitted or is customizable.
  • the geometric primitive 8 is assigned or assignable to the choice object 2.
  • the geometric primitives 9 and 10 are assigned or assignable to the two adjacent objects 3 and 4.
  • the geometric primitives 8, 9, 10 are designed as planes, in particular since a geometric measured variable of a largely flat surface, in particular a building wall, is to be measured by means of the image recording device 1 according to the invention.
  • the fitting in of the plane can be carried out by means of a computer, for example by means of a RANSAC method, or it can be done.
  • Plausibility check device is designed to check a geometric primitive 8, 9, 10 and / or to optimize. In particular, it may be provided that only points that belong to this particular level are taken into account (which is why these points are also referred to as "inlier".) In addition, the plane can only be fitted to suitable points be provided that for each subset, a determination of the area boundary for each level from the corresponding points is made or vorappelbar. By comparing the levels with each other, in particular the spatial direction of the levels, related levels can be identified and merged. Merged levels can then be considered as a geometric primitive.
  • the image recording device 1 also has a calculation unit for calculating the geometric measurement variable from the predefined values, in particular from the average curves, preferably intersecting lines, of the geometric private element.
  • the calculation unit can therefore perform a computer-assisted calculation step, by means of which first the intersection curves 14, 15 of the geometric primitive 8 assigned to the choice object 2 and the geometric primitive 9 assigned to the first adjacent object 3 and the geometric primitive 8 and the geometric primitive 10 associated with the second adjacent object 4.
  • a maximum extent 16 of the voting object 2 in the respective direction in which the voting object 2 adjoins the adjacent objects 3, 4 can be calculated.
  • a maximum extent 16 of the voting object can be calculated computationally in one dimension.
  • the simplified operation of the image recording device 1 for the selection of the voting object 2, the simplified operation of the image recording device 1 according to the invention be provided that, starting from the center of the image taken 3D image of the image center on the nearest, in the present case designed as a plane geometric primitive 8 the election object 2, in particular computer-aided automated, is assigned, or can be assigned.
  • the user can perform a preferably automated selection of the selection object 2 by centering the selection object 2 when taking the 3D image.
  • a geometrical measured variable of a selection object 2 which is configured in particular as a building wall
  • the sectional curves 14, 15 of the geometric primitive 8 with all geometric primitives 9, 10, in particular all objects 3 adjacent to the choice object 2 , 4 are calculated, in particular in order to be able to determine all vertical and / or horizontal boundaries of the Wahlêtes 2 accurately.
  • a maximum extent in one dimension of the vote object 2 can be determined by calculating the extent between two intersection curves.
  • FIG. 5 is a sectional curve of geometric primitives 8 and 10.

Landscapes

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Abstract

The invention relates to a method and an image recording device for determining a geometric measurement variable of a selection object, wherein, in a recording step, from at least one stationary camera pose, at least one true-to-scale 3D image of the selection object and of at least one object adjacent to the selection object or of a part thereof is recorded and/or calculated in a computer-aided manner, wherein the 3D image is composed of 3D points, wherein, in a fitting step, a subset of 3D points that is assignable to the selection object and a subset of 3D points that is assignable to the at least one adjacent object are selected and, for these at least two subsets, a geometric primitive is in each case fitted in a computer-aided manner, and wherein, in at least one calculation step, in a computer-aided manner, at least one intersection curve of the geometric primitives is calculated and, by means of the at least one intersection curve, a maximum extent of the selection object in at least one direction is used for the computer-aided calculation of the geometric measurement variable.

Description

Verfahren und Bildaufnahmevorrichtung zur Bestimmung einer geometrischen Messgröße eines Wahlobjektes  Method and image recording device for determining a geometric measured variable of a selection object
Die Erfindung betrifft einerseits ein Verfahren und andererseits eine Bildaufnahmevorrichtung zur Bestimmung einer geometrischen Messgröße eines Wahlobjektes. Eine solche geometrische Messgröße kann beispielsweise eine räumliche Distanz und/oder ein Flächeninhalt sein. On the one hand, the invention relates to a method and, on the other hand, to an image recording device for determining a geometric measured variable of a selection object. Such a geometrical measured quantity can be, for example, a spatial distance and / or a surface area.
Derartige Verfahren zur Bestimmung einer geometrischen Messgröße sind an sich bekannt und beruhen auf einem manuellen Bearbeitungsschritt von zusätzlich aufgenommenen Bildern und/oder einer entsprechenden Skalierung mit zusätzlichen Abstandsinformationen. Beides erfordert zusätzliche Hard- und Software. Ferner sind vorbekannte Verfahren relativ zeitaufwändig . Es besteht daher die Aufgabe zur Vereinfachung der Bestimmung einer geometrischen Messgröße ein verbessertes Verfahren zu schaffen, bei welchem die genannten Nachteile ausgeräumt sind. Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die Kombination der Merkmale gemäß Anspruch 1 erreicht. Insbesondere wird erfindungsgemäß zur Lösung der Aufgabe ein Verfahren zur Bestimmung einer geometrischen Messgröße eines Wahlobjektes vorgeschlagen, wobei Such methods for determining a geometric measured quantity are known per se and are based on a manual processing step of additionally recorded images and / or a corresponding scaling with additional distance information. Both require additional hardware and software. Furthermore, previously known methods are relatively time consuming. There is therefore the object of simplifying the determination of a geometrical measured variable to provide an improved method in which the mentioned disadvantages are eliminated. The solution to this problem is achieved by combining the features according to claim 1. In particular, the invention proposes a method for determining a geometric measured variable of a selection object for achieving the object, wherein
- in einem Aufnahmeschritt ein maßstabsgetreues, aus 3D- Punkten zusammengesetztes 3D-Bild des Wahlobjektes und zumindest eines an das Wahlobjekt angrenzenden Objektes erstellt wird, - in einem Einpassungsschritt eine dem Wahlobjekt zuordenbare Untermenge und eine dem zumindest einen angrenzenden Objekt zuordenbare Untermenge aus 3D-Punkten ausgewählt und für diese zumindest zwei Untermengen jeweils ein geometrisches Primitiv rechnergestützt eingepasst wird, und in a recording step, a true-to-scale 3D image composed of 3D points of the selection object and of at least one object adjoining the selection object is created, in a fitting step a subset allocatable to the selection object and a subset of 3D points assignable to the at least one adjoining object are selected, and for each of these at least two subsets a geometric primitive is fitted computer-aided, and
- in zumindest einem Berechnungsschritt rechnergestützt zumindest eine Schnittkurve der geometrischen Primitive berechnet wird und mittels der zumindest einen Schnittkurve eine maximale Ausdehnung des Wahlobjektes in zumindest eine Richtung ermittelt und zur rechnergestützten Berechnung der geometrischen Messgröße herangezogen wird.  - Calculated in at least one calculation step, at least one intersection curve of the geometric primitive is computed and determined by means of the at least one intersection curve, a maximum extent of the election object in at least one direction and used for computer-aided calculation of the geometric measurement.
Durch die zusätzliche Einbeziehung von mehreren 3D-Punkten (allgemein auch als Punktewolke bezeichnet) von zumindest einem Teil zumindest eines an das Wahlobjekt angrenzenden Objektes wird dafür neben der Einpassung eines geometrischen Primitivs in die 3D-Punkte des Wahlobjekt, auch für das zumindest eine angrenzende Objekt ein geometrische Primitiv eingepasst. Dabei ist es günstig, wenn die beiden aneinander angrenzenden Objekte oder zumindest Teile davon eine unterschiedliche Raumrichtung aufweisen. Aufgrund der unterschiedlichen Raumrichtungen ergibt sich dann zwischen dem geometrischen Primitiv, das dem Wahlobjekt zugeordnet ist, und dem zumindest einen weiteren geometrischen Primitiv, das dem zumindest einem angrenzenden Objekt zugeordnet ist, eine Schnittkurve. Eine solche Schnittkurve kann sich auch allgemein durch eine Schnittmenge zwischen den Primitiven ergeben. Durch diese Schnittkurve wird die maximale Ausdehnung des Wahlobjektes in die zumindest eine Richtung bestimmbar, in welcher das Wahlobjekt an das zumindest eine angrenzende Objekt angrenzt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es daher möglich, eine geometrische Messgröße, wie beispielsweise zumindest eine Abmessung eines Wahlobjektes, vollautomatisiert zu bestimmen. Die exakten Grenzen des Wahlobjektes müssen dabei nicht durch 3D- Punkte repräsentiert sein, die auf diesen Grenzen liegen, um die geometrische Messgröße bestimmen zu können. Dies kann beispielsweise insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn ein Grenzbereich, insbesondere eine Kante, des Wahlobjektes derart merkmalsarm ist, dass darin keine Merkmale detektierbar sind, oder der Grenzbereich nur unzureichend durch das zumindest eine 3D-Bild erfasst ist, beispielsweise aufgrund von Verdeckungen . Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren durch Aufnahme nur eines einzigen 3D-Bildes, insbesondere mit einem geeigneten 3D-Sensor, durchgeführt. Alternativ oder ergänzend kann ein 3D-Bild auch durch eine Berechnung erstellt werden. Bevorzugt wird hierbei zur Berechnung des 3D-Bildes eine LaufZeitmessung und/oder ein Structure- from-Motion-Verfahren verwendet. Insbesondere kann zur Berechnung eines 3D-Bildes eine Folge aus mehreren visuellen Bildern, vorzugsweise aus jeweils unterschiedlichen Blickwinkeln auf das Wahlobjekt, aufgenommen werden. Es kann weiter zweckmäßig sein, wenn in einem Verzeichnungskorrekturschritt eine Korrektur eines lokalen Fehlers der Abbildung des 3D-Bildes und/oder der visuellen Bilder rechnergestützt vorgenommen wird. The additional inclusion of a plurality of 3D points (generally also referred to as a point cloud) of at least one part of at least one adjacent to the election object is for this addition to the fit of a geometric primitive in the 3D points of the election object, even for the at least one adjacent object a geometric primitive fit. It is advantageous if the two adjoining objects or at least parts thereof have a different spatial direction. Due to the different spatial directions, an intersection curve then results between the geometric primitive that is assigned to the selection object and the at least one further geometric primitive that is assigned to the at least one adjoining object. Such an intersection curve can also generally result from an intersection between the primitives. This cut-off curve makes it possible to determine the maximum extent of the selection object in the at least one direction in which the selection object adjoins the at least one adjoining object. The method according to the invention therefore makes it possible to determine a geometric measured variable, such as at least one dimension of a selection object, fully automatically. The exact boundaries of the election object do not have to be 3D points be represented, which lie on these borders in order to be able to determine the geometrical measured quantity. This can be advantageous, for example, when a border area, in particular an edge, of the target object is so low in features that no features can be detected therein, or the border area is insufficiently detected by the at least one 3D image, for example due to occlusions. The method according to the invention is preferably carried out by recording only a single 3D image, in particular with a suitable 3D sensor. Alternatively or additionally, a 3D image can also be created by a calculation. In this case, a runtime measurement and / or a structure-from-motion method is preferably used to calculate the 3D image. In particular, in order to calculate a 3D image, a sequence of a plurality of visual images, preferably from respectively different viewing angles, can be recorded on the selection object. It may also be expedient if, in a distortion correction step, a correction of a local error of the imaging of the 3D image and / or of the visual images is carried out with computer assistance.
Abhängig von der geometrischen Figur des Wahlobjektes und des zumindest einen angrenzenden Objektes können unterschiedliche geometrische Primitive berechnet werden. Beispielsweise kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass in dem Einpassungsschritt als zumindest ein geometrisches Primitiv ein, vorzugsweise parametrierter und/oder berandeter, Kegelmantelteil, Zylindermantelteil und/oder ein Ebenenteil verwendet wird. Soll mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens, wie hier beschrieben und beansprucht, beispielsweise eine Gebäudewandung vermessen werden, so kann dem als Gebäudewandung ausgebildeten Wahlobjekt durch Einpassung eines als Ebene ausgebildeten geometrischen Primitivs in die Untermenge aus 3D-Punkten, die dem Wahlobjekt zugeordnet sind, die Raumrichtung des Wahlobjekts bestimmt werden. Ferner kann es bei einer spezifischen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zweckmäßig sein, wenn vor Durchführung des Einpassungsschrittes ein Gruppierungsschritt vorgenommen wird, um für jeden 3D-Punkt wenigstens eine Raumrichtung, insbesondere einen lokalen Normalenvektor und/oder einen oder zwei Tangentialvektor (en) , zu bestimmen und die 3D-Punkte anschließend gemäß ihrer jeweiligen Raumrichtungen einer Untermenge an 3D-Punkten rechnergestützt zuzuordnen. Insbesondere kann dabei erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass für jeden 3D-Punkt zunächst eine lokale Ebene und daraus ein Normalenvektor berechnet wird, und dass im Einpassungsschritt für jede Untermenge jeweils zumindest ein oder genau ein geometrisches Primitiv rechnergestützt eingepasst wird. Um mehrere Maße und/oder Begrenzungen des Wahlobjektes bestimmen zu können, kann es vorteilhaft sein, wenn im Aufnahmeschritt das zumindest eine maßstabsgetreue 3D-Bild von dem Wahlobjekt und zumindest von Teilen von zwei oder mehr angrenzenden Objekten aufgenommen wird. Um beispielsweise eine vorzugsweise rechteckige Fläche ausmessen zu können, kann es insbesondere zweckmäßig sein, das maßstabsgetreue Bild neben dem Wahlobjekt von drei oder vier angrenzenden Objekten oder Teilen davon aufzunehmen. Besonders zweckmäßig kann es dabei sein, wenn zumindest Teile von allen angrenzenden Objekten aufgenommen werden. Durch dieDepending on the geometric figure of the choice object and the at least one adjacent object, different geometric primitives can be calculated. For example, it can be provided according to the invention that, in the fitting step, at least one geometrical primitive, preferably configured and / or bounded, conical shell part, cylinder shell part and / or a plane part is used. If, for example, a building wall is to be measured by means of the method according to the invention, as described and claimed here, then the window object designed as a building wall can be adjusted by fitting in a plane formed as a plane Primitivs into the subset of 3D points that are assigned to the election object, the spatial direction of the election object are determined. Furthermore, in a specific embodiment of the method according to the invention, it may be expedient if a grouping step is carried out before the adaptation step to determine at least one spatial direction, in particular a local normal vector and / or one or two tangent vector (s) for each 3D point and then assign the 3D points in a computer-assisted manner according to their respective spatial directions to a subset of 3D points. In particular, it may be provided according to the invention that for each 3D point first a local plane and therefrom a normal vector is calculated, and that in the fitting step for each subset at least one or exactly one geometric primitive is fitted computer-aided. In order to be able to determine a plurality of dimensions and / or boundaries of the selection object, it may be advantageous if, in the acquisition step, the at least one true-to-scale 3D image is taken by the selection object and at least parts of two or more adjacent objects. For example, in order to be able to measure a preferably rectangular area, it may be particularly expedient to record the true-to-scale image next to the selection object of three or four adjoining objects or parts thereof. It may be particularly useful if at least parts of all adjacent objects are included. By the
Aufnahme von angrenzenden Objekten können die maximalen Ausdehnungen oder die Begrenzungen, an welchen das Wahlobjekt an die angrenzenden Objekte angrenzt, des Wahlobjektes durch Berechnung jeweils einer Schnittkurve zwischen dem geometrischen Primitiv, welches dem Wahlobjekt zugeordnet wird, und den weiteren geometrischen Primitiven, die jeweils den angrenzenden Objekten zugeordnet sind, berechnet werden. Containing adjacent objects, the maximum expansions or the bounds at which the choice object adjoins the adjoining objects of the election object can be assigned by calculating a respective intersection curve between the geometric primitive assigned to the election object and the other geometric primitives associated with the adjacent objects, respectively.
Um ein geometrisches Primitiv besser einpassen zu können, kann es zweckmäßig sein, wenn zumindest drei 3D-Punkte zur Einpassung herangezogen werden. In order to fit a geometric primitive better, it may be useful if at least three 3D points are used for fitting.
Es kann weiter zweckmäßig sein, wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Plausibilitätsprüfung vorgenommen wird. Durch eine solche Plausibilitätsprüfung können die zumindest zwei oder mehr geometrischen Primitive geprüft und/oder optimiert werden. Beispielsweise ist es dabei denkbar, dass einzelne 3D-Punkte, welche eine sinnvolle Einpassung eines geometrischen Primitivs nicht zulassen und/oder eine hohe Abweichung gegenüber weiteren 3D-Punkten einer Untermenge aufweisen, bei der Einpassung des geometrischen Primitivs in die 3D-Punkte der Untermenge nicht berücksichtigt werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann vorgesehen sein, dass das Wahlobjekt eine Gebäudewandung oder ein Teil davon ist und/oder dass zumindest ein angrenzendes Objekt ein Teil einer angrenzenden Gebäudewandung, ein Teil eines angrenzenden Fußbodens und/oder ein Teil einer angrenzenden Decke ist. Durch diese Konfiguration kann ein Abstand zwischen zwei Punkten und/oder zwei Begrenzungslinien, eine Fläche oder ein anderes Maß als geometrische Messgröße einer Gebäudewandung rechnergestützt ermittelt werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und/oder der erfindungsgemäßen Bildaufnahmevorrichtung kann also vorgesehen sein, dass die geometrische Messgröße eine räumliche Distanz ist, insbesondere eine Breite, eine Höhe, ein, insbesondere kürzester und/oder größter, Abstand zwischen zwei Begrenzungslinien, und/oder eine Diagonale, und/oder ein Flächeninhalt, insbesondere des gesamten Wahlobjektes oder eines Teiles davon ist. It may also be useful if a plausibility check is made in the method according to the invention. By means of such a plausibility check, the at least two or more geometric primitives can be checked and / or optimized. For example, it is conceivable that individual 3D points that do not allow a meaningful fit of a geometric primitive and / or have a high deviation from other 3D points of a subset, in the fit of the geometric primitive in the 3D points of the subset not be taken into account. In the method according to the invention, it may be provided that the selection object is a building wall or a part thereof and / or that at least one adjoining object is part of an adjacent building wall, a part of an adjacent floor and / or a part of an adjoining ceiling. With this configuration, a distance between two points and / or two boundary lines, a surface or another dimension can be determined as a computer-aided geometric measurement of a building wall. In the method and / or the image recording device according to the invention can thus be provided that the geometric measurement is a spatial distance, in particular a width, a height, a particular shortest and / or largest, distance between two boundary lines, and / or a diagonal . and / or an area, in particular of the entire election object or a part thereof.
Erfindungsgemäß kann weiter vorgesehen sein, dass das Wahlobjekt, für welches eine geometrische Messgröße ermittelt werden soll, manuell und/oder rechnergestützt automatisiert ausgewählt wird. Insbesondere kann dabei erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das einer Bildmitte des 3D-Bildes am nächsten liegende geometrische Primitiv dem Wahlobjekt rechnergestützt automatisiert zugeordnet wird. Dies hat den Vorteil, dass ein Wahlobjekt in seiner Gesamtheit mitsamt den daran angrenzenden Objekten aufnehmbar ist und ohne weiteren manuellen Zwischenschritt direkt eine Berechnung der geometrischen Messgröße mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt. According to the invention, it can further be provided that the selection object for which a geometrical measured variable is to be determined is selected manually and / or computer-assisted automatically. In particular, it can be provided according to the invention that the geometrical primitive closest to a center of the 3D image is automatically assigned to the selection object in a computer-assisted manner. This has the advantage that a selection object can be accommodated in its entirety together with the objects adjoining it, and without further manual intermediate step, a calculation of the geometrical measured variable is carried out directly with the aid of the method according to the invention.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Schnittkurve eine Schnittgerade ist. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn eine Schnittkurve aus zwei, als Ebenen ausgestalteten geometrischen Primitiven berechnet wird . In a preferred embodiment of the method according to the invention it can be provided that the at least one cutting curve is a cutting line. This can be the case, for example, if an intersection curve is calculated from two geometric primitives designed as planes.
Insbesondere kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass im Berechnungsschritt zumindest zwei, drei oder vier Schnittkurven eines dem Wahlobjekt zugeordneten geometrischen Primitivs mit zwei, drei oder vier weiteren geometrischen Primitiven, die jeweils den angrenzenden Objekten zugeordnet sind, zur Bestimmung der maximalen Ausdehnung, insbesondere zur Bestimmung der Begrenzungen des Wahlobjektes und zur Berechnung der geometrischen Messgröße herangezogen werden. In particular, it can be provided according to the invention that in the calculation step at least two, three or four intersection curves of a geometric primitive associated with the choice object with two, three or four further geometric primitives, which are respectively assigned to the adjacent objects, for determining the maximum extent, in particular for determining the Limitations of the election object and used to calculate the geometric measurement.
Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das zumindest eine 3D-Bild dadurch erstellt wird, dass es mit einer Bildaufnahmevorrichtung mit einer 3D-Kamera aufgenommen wird oder dass das 3D-Bild durch eine Mehrbild-Rekonstruktion aus einer Folge von mehreren visuellen Bildern, welche insbesondere mittels einer Bildaufnahmevorrichtung mit einer visuellen Kamera aufgenommen wurden, vorzugsweise durch eine Structure-from-Motion-Verfahren, berechnet wird. Insbesondere kann zur Erstellung eines 3D-Bildes erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass ein 3D-Bild durch eine Bildaufnahmevorrichtung mit einem Time-of-Flight-Sensor, einem Laserscanner und/oder einer Stereokamera, insbesondere zur Durchführung einer LaufZeitmessung durch einen Lichtpuls, , aufgenommen wird. It can be particularly advantageous if, in the method according to the invention, the at least one 3D image is created by having a Image acquisition device is recorded with a 3D camera or that the 3D image is acquired by a multi-image reconstruction from a sequence of a plurality of visual images, which were recorded in particular by means of an image recording device with a visual camera, preferably by a structure-from-motion method, is calculated. In particular, to produce a 3D image, it may be provided according to the invention that a 3D image is taken by an image acquisition device with a time-of-flight sensor, a laser scanner and / or a stereo camera, in particular for carrying out a transit time measurement by means of a light pulse ,
Alternativ oder ergänzend dazu kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Bestimmung der geometrischen Messgröße durch die Berücksichtigung einesAlternatively or additionally, it can be provided according to the invention that the determination of the geometric measured variable can be made by taking into account a
Gravitationsvektors optimiert wird. Insbesondere kann es dabei zweckmäßig sein, wenn die Richtung des Gravitationsvektors als Lotrichtung herangezogen wird, so dass beispielsweise auch bei einer schrägen Ausrichtung einer oder der Bildaufnahmevorrichtung während des Aufnahmeschritts die Raumrichtung der geometrischen Messgröße besser bestimmbar ist, da die Lotrichtung stets nach unten, das heißt in Richtung des Erdmittelpunkts, zeigt.. Dadurch kann es beispielsweise möglich sein, einen Wert einer zu bestimmenden Höhe eines Wahlobjektes und deren tatsächliche Ausrichtung, welche in der Regel parallel zur Richtung des Gravitationsvektors verläuft, und/oder einen Wert einer zu bestimmenden Breite eines Wahlobjektes und deren tatsächliche Ausrichtung, welche in der Regel quer, insbesondere senkrecht oder horizontal, zur Richtung des Gravitationsvektors verläuft, einfacher und genauer zu bestimmen. Ist die geometrische Messgröße ein Flächeninhalt einer beispielsweise rechteckigen Fläche, so müssen für diese Fläche gemäß der geltenden Bauordnung auch die eindimensionalen Werte, wie in diesem Fall die Breite und die Höhe, angegeben werden, aus denen sich der Flächeninhalt errechnen lässt . Vorzugsweise wird der Gravitationsvektor durch eine Gravitationsmessung bestimmt. Dies kann beispielsweise durch eine geeignete Messvorrichtung erfolgen. Gravity vector is optimized. In particular, it may be expedient if the direction of the gravitational vector is used as the perpendicular direction, so that, for example, even with an oblique orientation of one or the image recording device during the recording step, the spatial direction of the geometrical measured variable is better determinable, since the perpendicular direction always down, that is Thus, it may be possible, for example, a value of a height to be determined of a Wahlobjektes and their actual orientation, which usually runs parallel to the direction of the gravitational vector, and / or a value of a width of a Wahlobjektes to be determined and their actual orientation, which is generally transversely, in particular perpendicular or horizontal, to the direction of the gravitational vector, easier and more accurate to determine. If the geometrical measurand is an area of, for example, a rectangular area, then the one-dimensional values, as shown in FIG In this case, the width and the height, from which the surface content can be calculated. Preferably, the gravitational vector is determined by a gravitational measurement. This can be done for example by a suitable measuring device.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass im Einpassungsschritt ein RANSAC-Verfahren und/oder ein Region- Growing-Verfahren angewendet wird. Das Region-Growing- Verfahren ist ein iteratives Verfahren, bei welchem, insbesondere rechnergestützt, 3D-Punkt für 3D-Punkt ausgehend von einem ausgewählten 3D-Punkt oder Seed geprüft werden, ob benachbarte Punkte noch mit zum geometrischen Primitivs gerechnet werden können oder zu einem anderen geometrischen Primitiv gehören. Beispielsweise kann somit, sobald das ausgewählte geometrische Primitiv fertig ermittelt ist, mit seiner Begrenzung und durch die 3D-Punktfolge , in diesem Fall anschließend in der Nachbarschaft nach weiteren geometrischen Primitiven gesucht werden. According to a preferred embodiment of the method according to the invention, it can be provided that a RANSAC method and / or a region-growing method is used in the fitting step. The region-growing method is an iterative method in which, in particular computer-aided, 3D-point for 3D-point are checked from a selected 3D-point or seed, whether neighboring points can still be calculated to the geometric primitive or to a belong to other geometric primitive. For example, as soon as the selected geometric primitive is finally determined, its boundary and the 3D point sequence, in this case subsequently in the neighborhood, can be searched for further geometric primitives.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eineFurthermore, the invention relates to a
Bildaufnahmevorrichtung mit der Merkmalskombination gemäß Anspruch 10. Insbesondere wird erfindungsgemäß eine Bildaufnahmevorrichtung zur Bestimmung einer geometrischen Messgröße eines Wahlobjektes vorgeschlagen, mit einem Bildsensor zur Aufnahme eines 3D-Bildes, einer Grup ierungseinheit zur Gruppierung der 3D- unkte in Untermengen, die dem Wahlobjekt und dem zumindest einen angrenzenden Objekt zuordenbar und/oder zugeordnet sind, einer Einpassungseinheit zur Einpassung eines geometrischen Primitivs in eine Untermenge von 3D-Punkten, einer Schnittkurvenberechnungseinheit , die zu einer Berechnung wenigstens einer Schnittkurve zu zwei geometrischen Primitiven eingerichtet ist, einer Berechnungseinheit zur Berechnung einer geometrischen Messgröße durch Heranziehen von zumindest einer berechneten Schnittkurve zwischen dem geometrischen Primitiv, das dem Wahlobjekt zugeordnet ist, und zumindest dem geometrischen Primitiv, das dem zumindest einen angrenzenden Objekt zugeordnet ist. Image pickup device with the combination of features according to claim 10. In particular, the invention proposes an image pickup device for determining a geometric measurement of a Wahlobjektes, with an image sensor for receiving a 3D image, a Grup ierungseinheit for grouping the 3D-Unkte in subsets that the Wahlobjekt and the at least an adaptation unit for fitting a geometric primitive into a subset of 3D points, an intersection curve calculation unit, which is set up for calculating at least one intersection curve to two geometric primitives, a calculation unit for Calculation of a geometrical measurand by taking into account at least one calculated intersection curve between the geometrical primitive associated with the choice object and at least the geometrical primitive associated with the at least one adjoining object.
Die erfindungsgemäße Bildaufnahmevorrichtung, wie hierin beschrieben und beansprucht, weist den Vorteil auf, dass damit aus zumindest einer oder genau einer ortsfesten Kamerapose zumindest ein oder genau ein maßstabgetreues 3D- Bild des Wahlobjektes und zumindest eines an das Wahlobjekt angrenzenden Objektes oder eines Teils davon aufgenommen werden muss, um eine geometrische Messgröße des Wahlobjektes bestimmen zu können. Nach Aufnahme des zumindest einen maßstabgetreuen 3D-Bildes ist mittels der erfindungsgemäßen Bildaufnahmevorrichtung eine rechnergestützte automatisierte Berechnung der geometrischen Messgröße des Wahlobjektes möglich, ohne dass weitere manuelle Zwischenschritte notwendig sind. The image recording device according to the invention, as described and claimed herein, has the advantage that at least one or exactly one stationary camera pose is taken of at least one or exactly one true-to-scale 3D image of the selection object and at least one object or a part thereof adjacent to the selection object in order to determine a geometrical measurand of the choice object. After the at least one true-to-scale 3D image has been recorded, a computer-aided automated calculation of the geometric measurement variable of the selection object is possible by means of the image recording device according to the invention, without the need for further manual intermediate steps.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Bildaufnahmevorrichtung kann vorgesehen sein, dass die 3D-Berechnungseinheit dazu eingerichtet ist, wenigstens eine Raumrichtung, insbesondere einen lokalen Normalenvektor und/oder einen oder zwei Tangentialvektor (en) , eines 3D-Punktes zu bestimmen. Insbesondere kann dies dadurch erreicht werden, dass für jeden 3D-Punkt zunächst eine lokale Ebene und daraus ein Normalenvektor berechenbar ist. Ferner kann die 3D-Berechnungseinheit dazu eingerichtet sein, die 3D-Punkte gemäß ihren Raumrichtungen zu Untermengen von 3D- Punkten zusammenzufassen. Dadurch können die 3D-Punkte einfach bestimmbar sein, welche zur Einpassung eines geometrischen Primitivs als Untermenge von 3D- Punkten herangezogen werden müssen. Bei einer spezifischen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Bildaufnahmevorrichtung kann es zweckmäßig sein, wenn diese eine Plausibilitätsprüfeinrichtung zur Prüfung und/oder zur Optimierung des wenigstens einen geometrischen Primitivs aufweist. Insbesondere kann diese dazu eingerichtet sein, eine Optimierung des zumindest einen geometrischen Primitivs vorzunehmen, bis eine minimierte Diskrepanz zwischen den SD- Punkten und den tatsächlichen Punkten des geometrischen Primitivs vorliegt. Dadurch kann eine besonders gute Einpassung des geometrischen Primitivs erreicht werden. In a preferred embodiment of the image recording device according to the invention, it can be provided that the 3D calculation unit is set up to determine at least one spatial direction, in particular a local normal vector and / or one or two tangential vectors, of a 3D point. In particular, this can be achieved by first calculating a local level and from this a normal vector for each 3D point. Furthermore, the 3D calculation unit may be configured to combine the 3D points according to their spatial directions into subsets of 3D points. As a result, the 3D points can be easily determined, which must be used to fit a geometric primitive as a subset of 3D points. In a specific embodiment of the image recording device according to the invention, it may be expedient if it has a plausibility check device for checking and / or optimizing the at least one geometric primitive. In particular, it can be set up to optimize the at least one geometric primitive until a minimized discrepancy exists between the SD points and the actual points of the geometric primitive. As a result, a particularly good fit of the geometric primitive can be achieved.
Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn die erfindungsgemäße Bildaufnahmevorrichtung, wie hierin beschrieben und beansprucht, dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren, wie hierin beschrieben und beansprucht, ausführen zu können. Aus diesem Grund ergeben sich für die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer solchenIt can be particularly advantageous if the image recording device according to the invention, as described and claimed herein, is adapted to be able to carry out the method according to the invention as described and claimed herein. For this reason, arise for the inventive design of such
Bildaufnahmevorrichtung die gleichen Vorteile, wie die Vorteile, welche zuvor für das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben wurden. Imaging device the same advantages as the advantages that have been previously described for the inventive method.
Die Erfindung betrifft also ein Verfahren und eine Bildaufnahmevorrichtung zur Bestimmung einer geometrischen Messgröße eines Wahlobjektes. Das Verfahren umfasst mehrere Schritte, wobei in einem Aufnahmeschritt aus zumindest einer ortsfesten Kamerapose zumindest ein maßstabsgetreues 3D-Bild des Wahlobjektes und zumindest eines an das Wahlobjekt angrenzenden Objektes oder eines Teiles davon aufgenommen und/oder rechnergestützt berechnet wird, wobei in einem Merkmalsdetektionsschritt eine Merkmalsdetektion auf das zumindest eine 3D-Bild rechnergestützt angewandt wird, um Bildpixel als Merkmalspixel zu identifizieren, wobei in einem 3D-Berechnungsschritt zu den Merkmalspixeln 3D-Punkte des Wahlobjektes und des zumindest einen angrenzenden Objektes rechnergestützt berechnet werden, wobei in einem Einpassungsschritt eine dem Wahlobjekt zuordenbare Untermenge und eine dem zumindest einen angrenzenden Objekt zuordenbare Untermenge aus 3D-Punkten ausgewählt und für diese zumindest zwei Untermengen jeweils ein geometrisches Primitiv rechnergestützt eingepasst wird, und wobei in zumindest einem Berechnungsschritt rechnergestützt zumindest eineThe invention thus relates to a method and an image recording device for determining a geometric measurement variable of a selection object. The method comprises a plurality of steps, wherein in a recording step from at least one stationary camera pose, at least one true-to-scale 3D image of the selection object and at least one object or a part thereof adjacent to the election object is recorded and / or computer-aided, wherein feature detection occurs in a feature detection step the at least one 3D image is computer-aided to identify image pixels as feature pixels, wherein in a 3D calculation step to the feature pixels 3D points of the choice object and the at least one adjacent object are computationally calculated, in one Einpassungsschritt selected a subordinate to the election target sub-set and at least one adjoining object subset of 3D points and for each of these at least two subsets a geometric primitive is fitted computer-aided, and wherein at least one calculation step at least one computer
Schnittkurve der geometrischen Primitive berechnet wird und mittels der zumindest einen Schnittkurve eine maximale Ausdehnung des Wahlobjektes in zumindest eine Richtung zur rechnergestützten Berechnung der geometrischen Messgröße herangezogen wird. Die Bildaufnahmevorrichtung ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet und weist einen Bildsensor, einen Merkmalsdetektor, eine 3D- Berechnungseinheit , eine Gruppierungseinheit, eine Einpassungseinheit und eine Berechnungseinheit auf Cut curve of the geometric primitive is calculated and using the at least one average curve a maximum extent of the Wahlobjektes is used in at least one direction for computer-aided calculation of the geometric measurement variable. The image recording device is set up to carry out the method according to the invention and has an image sensor, a feature detector, a 3D calculation unit, a grouping unit, an adaptation unit and a calculation unit
Die Erfindung wird nun anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher beschrieben, ist jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele ergeben sich durch die Kombination einzelner oder mehrerer Merkmale der Schutzansprüche untereinander und/oder mit einzelnen oder mehreren Merkmalen der Ausführungsbeispiele. Es zeigt: The invention will now be described in more detail with reference to several embodiments, but is not limited to these embodiments. Further exemplary embodiments according to the invention result from the combination of one or more features of the protection claims with one another and / or with one or more features of the exemplary embodiments. It shows:
Fig. 1 eine vereinfachte schematische Darstellung in Fig. 1 is a simplified schematic representation in
Draufsicht einer Szene mit Objekten und einer erfindungsgemäßen Bildaufnahmevorrichtung, welche zur Vermessung eines als Gebäudewandung ausgebildeten Wahlobjekts verwendet wird,  Top view of a scene with objects and an image recording device according to the invention, which is used to measure a wall object formed as a building wall,
Fig. 2 eine vereinfachte schematische Darstellung m Fig. 2 is a simplified schematic representation m
Draufsicht einer weiteren Szene mit Objekten und der erfindungsgemäßen Bildaufnahmevorrichtung, welche zur Vermessung eines als Gebäudewandung ausgebildeten Wahlobjekts verwendet wird, Top view of another scene with objects and the image recording device according to the invention, which is used to measure a building wall designed as a project,
Fig. 3 drei Untermengen von 3D-Punkten, welche dem Fig. 3 shows three subsets of 3D points which the
Auswahlobjekt, einem ersten angrenzenden Objekt und einem zweiten angrenzenden Objekt zugeordnet sind und in welche jeweils geometrische Primitive eingepasst sind, Fig. 4 drei Untermengen von 3D-Punkten, welche dem  Selection object, a first adjacent object and a second adjacent object are assigned and in which each geometric primitive are fitted, Fig. 4 shows three subsets of 3D points, the
Auswahlobjekt, einem ersten angrenzenden Objekt und einem zweiten angrenzenden Objekt zugeordnet sind und in welche jeweils geometrische Primitive eingepasst sind,  Selection object, a first adjacent object and a second adjacent object are assigned and in which each geometric primitives are fitted,
Fig. 5 die durch Bestimmung der Schnittkurven festgelegten Fig. 5 defined by determining the average curves
Begrenzungen des geometrischen Primitivs, welches dem Wahlobjekt zugeordnet ist, Fig. 6 die durch Bestimmung der Schnittkurven festgelegten  Limits of the geometric primitive, which is assigned to the election object, Fig. 6 determined by determining the average curves
Begrenzungen des geometrischen Primitivs, welches dem Wahlobjekt zugeordnet ist.  Limits of the geometric primitive, which is assigned to the election object.
In den Figuren 1, 3 und 5 sowie in den Figuren 2, 4 und 6 sind zwei Anwendungsbeispiele der Erfindung für unterschiedliche Anordnungen von Objekten in vereinfachter schematischer Weise dargestellt. Dabei wird eine Bildaufnahmevorrichtung 1 zur Bestimmung einer geometrischen Messgröße eines Wahlobjektes 2 eingesetzt, um das erfindungsgemäße Verfahren, wie hier beschrieben und beansprucht, auszuführen. In FIGS. 1, 3 and 5 as well as in FIGS. 2, 4 and 6, two application examples of the invention for different arrangements of objects are shown in a simplified schematic manner. In this case, an image recording device 1 is used for determining a geometric measured quantity of a selection object 2 in order to carry out the method according to the invention as described and claimed herein.
Die Bildaufnahmevorrichtung 1 weist einen Bildsensor 5 zur Aufnahme eines 3D-Bildes oder einer Bilderfolge aus mehreren, insbesondere visuellen Bildern, die aus unterschiedlichen Kameraposen aufgenommen werden, zur Berechnung eines 3D- Bildes auf. The image recording device 1 has an image sensor 5 for recording a 3D image or an image sequence of a plurality of, in particular visual images, which consist of different images Camera poses are recorded, to calculate a 3D image.
Der Bildsensor 5 kann beispielsweise als Stereo-Kamera ausgebildet sein. Beispielsweise kann hierbei vorgesehen sein, dass als zusätzliche Schritte eine Entzerrung von Einzelbildern vorgenommen wird. Vorzugweise kann hierzu eine Verzeichnungskorrektureinheit vorgesehen sein, mittels welcher lokale Fehler des Abbildungsmaßstabes korrigierbar sind. Weiter kann vorgesehen sein, dass eine Rektifizierung der Bilder vorgenommen wird, so dass die Bildzeilen den Epipolarlinien entsprechen. Insbesondere kann weiter vorgesehen sein, dass eine Optimierung vorgenommen wird, so dass ein Matching entlang der Bildzeilen und/oder den Epipolarlinien vorliegt. Weiterhin kann auch eine Umrechnung von Disparitäten in Abstandswerte vorgesehen sein. All diese Bearbeitungsschritte sind bereits aus dem Stand der Technik vorbekannt . Bei einer spezifischen Ausgestaltung derThe image sensor 5 may be formed, for example, as a stereo camera. For example, it may be provided here that an equalization of individual images is performed as additional steps. Preferably, a distortion correction unit can be provided for this purpose by means of which local errors of the image scale can be corrected. It can further be provided that a rectification of the images is performed so that the image lines correspond to the epipolar lines. In particular, it can further be provided that an optimization is carried out so that there is matching along the image lines and / or the epipolar lines. Furthermore, a conversion of disparities into distance values can also be provided. All these processing steps are already known from the prior art. In a specific embodiment of the
Bildaufnahmevorrichtung 1 kann vorgesehen sein, dass ein Aufnahmeschritt aus zumindest einer oder genau einer ortsfesten Kamerapose vorgenommen wird, um zumindest ein maßstabgetreues 3D-Bild des Wahlobjektes 2 und zumindest zweier an das Wahlobjekt angrenzenden Objekte 3, 4 oder zumindest eines Teiles davon aufzunehmen und/oder rechnergestützt berechnen zu können. Imaging device 1 can be provided that a recording step from at least one or exactly a fixed camera pose is made to at least receive a true-to-scale 3D image of the election object 2 and at least two adjacent to the election object objects 3, 4 or at least a part thereof and / or calculated computer-aided.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass durch Filtern der Tiefenkarten Fehlkorrespondenzen entfernbar sind. Auch dieser Schritt ist bereits aus dem Stand der Technik vorbekannt. Furthermore, it can be provided that incorrect correspondences can be removed by filtering the depth maps. This step is also already known from the prior art.
Die Bildaufnahmevorrichtung 1 weist ferner einen Merkmalsdetektor zur Identifikation von Bildpixeln in dem zumindest einen 3D-Bild als Merkmalspixel 6 auf. Dadurch ist ein Merkmalsdetektionsschritt durchführbar, mittels welchem eine Merkmalsdetektion auf das zumindest eine 3D-Bild rechnergestützt angewandt wird, um Bildpixel als Merkmalspixel 6 zu identifizieren. The image recording device 1 further has a feature detector for identifying image pixels in the at least one 3D image as feature pixels 6. This is a feature detection step is carried out, by means of which a feature detection is applied to the at least one 3D image computer-aided to identify image pixels as feature pixels 6.
Die Bildaufnahmevorrichtung 1 hat außerdem eine SD- Berechnungseinheit zur Berechnung von 3D-Punkten 7 zu den Merkmalspixeln des Wahlobjektes 2 und zumindest eines an das Wahlobjekt 2 angrenzenden Objektes 3, 4. Damit ist ein 3D- Berechnungsschritt durchführbar, wobei zu den Merkmalspixeln 6 3D-Punkte 7 des Wahlobjektes 2 und der beiden angrenzenden Objekte 3, 4 rechnergestützt berechnet werden. Bei einer derartigen Umrechnung der Merkmalspixel einer Tiefenkarte in 3D-Punkte ist es vorteilhaft, wenn eine Beibehaltung der Beziehung zwischen Bildkoordinate und 3D-Punkt vorgesehen ist. Auch ein derartiger Schritt ist bereits aus dem Stand der Technik vorbekannt . The image acquisition device 1 also has an SD calculation unit for calculating 3D points 7 to the feature pixels of the selection object 2 and at least one object 3, 4 adjacent to the choice object 2. Thus, a 3D calculation step can be carried out, wherein the feature pixels 6 Points 7 of the voting object 2 and the two adjacent objects 3, 4 are computed computer-assisted. In such a conversion of the feature pixels of a depth map in 3D points, it is advantageous if a maintenance of the relationship between image coordinate and 3D point is provided. Also, such a step is already known from the prior art.
Um die 3D-Punkte 7 gemäß ihrer Zuordenbarkeit zu einem bestimmten geometrischen Primitiv 8, 9, 10 einordnen zu können, weist die Bildaufnahmevorrichtung 1 eine Gruppierungseinheit zur Gruppierung der 3D- Punkte 7 in Untermengen auf. Die Untermengen umfassen dabei vorzugsweise alle 3D-Punkte 7, welche dem Wahlobjekt 2, dem ersten angrenzenden Objekt 3 oder dem zweiten angrenzenden Objekt 4 zuordenbar sind. Um die einzelnen 3D-Punkte 7 den jeweiligen Untermengen zuordnen zu können, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass mittels der Gruppierungseinheit zunächst eine lokale Ebene für jeden 3D-Punkt, insbesondere unter Nutzung der benachbarten Pixel in der Tiefenkarte, bestimmt wird oder bestimmbar ist. Anschließend ist es möglich, einen Normalenvektor für jeden 3D-Punkt 7 und somit dessen Raumrichtung zu bestimmen. Die einzelnen 3D-Punkte 7 können daher gemäß ihrer Raumrichtung einer Untermenge zugeordnet werden. Dadurch ist eine Trennung von 3D- Punkten 7 möglich, die zur Einpassung von unterschiedlichen geometrischen Primitiven 8, 9, 10 heranziehbar sind oder herangezogen werden. Die Bildaufnahmevorrichtung 1 weist weiter eine Einpassungseinheit zur Einpassung eines geometrischen Primitivs 8, 9, 10 in eine Untermenge von 3D-Punkten 7 auf. Durch diese Einpassungseinheit kann ein Einpassungsschritt ausgeführt werden, bei welchem beispielsweise eine dem Wahlobjekt 2 zugeordnete oder zuordenbare Untermenge und weitere jeweils den beiden angrenzenden Objekten 3, 4 zugeordnete oder zuordenbare Untermengen aus 3D- Punkten 7 ausgewählt und jeweils ein geometrisches Primitiv 8, 9, 10 rechnergestützt eingepasst wird oder einpassbar ist. Das geometrische Primitiv 8 ist dabei dem Wahlobjekt 2 zugeordnet oder zuordenbar . Die geometrischen Primitive 9 und 10 sind den beiden angrenzenden Objekten 3 und 4 zugeordnet oder zuordenbar. Die geometrischen Primitive 8, 9, 10 sind im vorliegenden Fall als Ebenen ausgestaltet, insbesondere da mittels der erfindungsgemäße Bildaufnahmevorrichtung 1 eine geometrische Messgröße einer größtenteils ebenen Fläche, insbesondere einer Gebäudewandung, ausgemessen werden soll. Das Einpassen der Ebene kann beispielsweise mittels eines RANSAC-Verfahrens rechnergestützt vorgenommen werden oder vornehmbar sein. In order to be able to arrange the 3D points 7 according to their assignability to a specific geometric primitive 8, 9, 10, the image recording device 1 has a grouping unit for grouping the 3D points 7 into sub-sets. The subsets preferably include all 3D points 7, which can be assigned to the choice object 2, the first adjacent object 3 or the second adjacent object 4. In order to be able to assign the individual 3D points 7 to the respective subsets, it can be provided according to the invention that by means of the grouping unit first a local level for each 3D point, in particular using the adjacent pixels in the depth map, is determined or determinable. Subsequently, it is possible to determine a normal vector for each 3D point 7 and thus its spatial direction. The individual 3D points 7 can therefore be assigned to a subset according to their spatial direction. This is a separation of 3D points 7 possible, which can be used for fitting different geometric primitives 8, 9, 10 or be used. The image recording device 1 further has a fitting unit for fitting a geometric primitive 8, 9, 10 into a subset of 3D points 7. By means of this adaptation unit, a fitting step can be carried out, in which, for example, a subset assigned to or assignable to the selection object 2 and further subsets of 3D points assigned to or assignable to the two adjacent objects 3, 4 are selected and in each case a geometric primitive 8, 9, 10 computer-based fitted or is customizable. The geometric primitive 8 is assigned or assignable to the choice object 2. The geometric primitives 9 and 10 are assigned or assignable to the two adjacent objects 3 and 4. In the present case, the geometric primitives 8, 9, 10 are designed as planes, in particular since a geometric measured variable of a largely flat surface, in particular a building wall, is to be measured by means of the image recording device 1 according to the invention. The fitting in of the plane can be carried out by means of a computer, for example by means of a RANSAC method, or it can be done.
Des Weiteren ist es möglich, dass die erfindungsgemäße Bildaufnahmevorrichtung 1 mit einerFurthermore, it is possible that the image pickup device 1 according to the invention with a
Plausibilitätsprüfungseinrichtung ausgestaltet ist, um ein geometrisches Primitiv 8, 9, 10 prüfen und/oder optimieren zu können. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass nur Punkte berücksichtigt werden, die zu dieser bestimmten Ebene zugehörig sind (weshalb diese Punkte auch als „ Inlier" bezeichnet werden) . Die Ebene kann zudem lediglich auf passende Punkte eingepasst werden. Optional kann zudem vorgesehen sein, dass für jede Untermenge eine Bestimmung der Flächenumgrenzung für die jeweilige Ebene aus den dazugehörigen Punkten vorgenommen wird oder vornehmbar ist. Durch einen Vergleich der Ebenen miteinander, insbesondere der Raumrichtung der Ebenen, können zusammengehörige Ebenen identifiziert und zusammengeführt werden. Zusammengeführte Ebenen können dann als ein geometrisches Primitiv gewertet werden . Die Bildaufnahmevorrichtung 1 weist zudem eine Berechnungseinheit zur Berechnung der geometrischen Messgröße aus den vorermittelten Werten, insbesondere aus den Schnittkurven, vorzugsweise Schnittgeraden, der geometrischen Privimtive, auf. Durch die Berechnungseinheit kann daher ein Berechnungsschritt rechnergestützt ausgeführt werden, mittels welchem zunächst die Schnittkurven 14, 15 der geometrischen Primitive 8, welches dem Wahlobjekt 2 zugeordnet ist, und dem geometrischen Primitiv 9, welches dem ersten angrenzenden Objekt 3 zugeordnet ist, sowie dem geometrischen Primitiv 8 und dem geometrischen Primitiv 10, welches dem zweiten angrenzenden Objekt 4 zugeordnet ist, berechnet werden. Über die ermittelten Schnittkurven 14, 15, welche im vorliegenden Fall als Schnittgeraden vorliegen, ist eine maximale Ausdehnung 16 des Wahlobjektes 2 in die jeweilige Richtung, in welcher das Wahlobjekt 2 an die angrenzenden Objekte 3, 4 angrenzt, berechenbar. Insbesondere kann eine maximale Ausdehnung 16 des Wahlobjektes in einer Dimension rechnergestützt berechenbar sein. Durch die Ermittlung der maximalen Ausdehnungen des Wahlobjektes 2 kann beispielsweise eine Distanz und/oder eine Fläche des Wahlobjektes 2 mittels der erfindungsgemäßen Bildaufnahmevorrichtung 1 bestimmt werden . Plausibility check device is designed to check a geometric primitive 8, 9, 10 and / or to optimize. In particular, it may be provided that only points that belong to this particular level are taken into account (which is why these points are also referred to as "inlier".) In addition, the plane can only be fitted to suitable points be provided that for each subset, a determination of the area boundary for each level from the corresponding points is made or vornehmbar. By comparing the levels with each other, in particular the spatial direction of the levels, related levels can be identified and merged. Merged levels can then be considered as a geometric primitive. The image recording device 1 also has a calculation unit for calculating the geometric measurement variable from the predefined values, in particular from the average curves, preferably intersecting lines, of the geometric private element. The calculation unit can therefore perform a computer-assisted calculation step, by means of which first the intersection curves 14, 15 of the geometric primitive 8 assigned to the choice object 2 and the geometric primitive 9 assigned to the first adjacent object 3 and the geometric primitive 8 and the geometric primitive 10 associated with the second adjacent object 4. By way of the determined sectional curves 14, 15, which in the present case exist as a cutting line, a maximum extent 16 of the voting object 2 in the respective direction in which the voting object 2 adjoins the adjacent objects 3, 4 can be calculated. In particular, a maximum extent 16 of the voting object can be calculated computationally in one dimension. By determining the maximum dimensions of the selection object 2, it is possible, for example, to determine a distance and / or an area of the selection object 2 by means of the image recording device 1 according to the invention.
Zur Auswahl des Wahlobjektes 2 kann zur vereinfachten Bedienung der erfindungsgemäßen Bildaufnahmevorrichtung 1 vorgesehen sein, dass ausgehend von der Bildmitte des aufgenommenen 3D-Bildes das der Bildmitte am nächstgelegene, im vorliegenden Fall als Ebene ausgestaltete geometrische Primitiv 8 dem Wahlobjekt 2, insbesondere rechnergestützt automatisiert, zugeordnet wird oder zuordenbar ist. Dadurch kann erreicht werden, dass der Benutzer durch Zentrierung des Wahlobjektes 2 bei der Aufnahme des 3D-Bildes eine vorzugsweise automatisierte Auswahl des Wahlobjektes 2 vornehmen kann. Vorzugsweise kann bei der Bestimmung einer geometrischen Messgröße eines Wahlobjektes 2, welches insbesondere als Gebäudewandung ausgestaltet ist, vorgesehen sein, dass die Schnittkurven 14, 15 des geometrischen Primitivs 8 mit allen geometrischen Primitiven 9, 10, die insbesondere allen an das Wahlobjekt 2 angrenzenden Objekte 3, 4 zugeordnet sind, berechnet werden, insbesondere um alle vertikalen und/oder horizontalen Begrenzungen des Wahlobjektes 2 genau bestimmen zu können. Eine maximale Ausdehnung in einer Dimension des Wahlobjektes 2 kann dabei durch die Berechnung der Ausdehnung zwischen zwei Schnittkurven bestimmt werden. For the selection of the voting object 2, the simplified operation of the image recording device 1 according to the invention be provided that, starting from the center of the image taken 3D image of the image center on the nearest, in the present case designed as a plane geometric primitive 8 the election object 2, in particular computer-aided automated, is assigned, or can be assigned. As a result, it can be achieved that the user can perform a preferably automated selection of the selection object 2 by centering the selection object 2 when taking the 3D image. In the determination of a geometrical measured variable of a selection object 2, which is configured in particular as a building wall, it may be provided that the sectional curves 14, 15 of the geometric primitive 8 with all geometric primitives 9, 10, in particular all objects 3 adjacent to the choice object 2 , 4 are calculated, in particular in order to be able to determine all vertical and / or horizontal boundaries of the Wahlobjektes 2 accurately. A maximum extent in one dimension of the vote object 2 can be determined by calculating the extent between two intersection curves.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Bildaufnahmevorrichtung 1 image pickup device
2 Wahlobjekt  2 election object
3 erstes angrenzendes Objekt 3 first adjacent object
4 zweites angrenzendes Objekt  4 second adjacent object
5 Bildsensor  5 image sensor
6 Merkmalspixel (Merkmalspunkt)  6 feature pixels (feature point)
7 3D-Punkt  7 3D point
8 geometrisches Primitiv, welches dem Wahlobjekt 2 8 geometric primitive, which corresponds to the election object 2
zugeordnet ist  assigned
9 geometrisches Primitiv, welches dem ersten angrenzenden Objekt 3 zugeordnet ist 9 geometric primitive, which is assigned to the first adjacent object 3
0 geometrisches Primitiv, welches dem zweiten angrenzen- den Objekt 4 zugeordnet ist0 geometric primitive, which is assigned to the second adjoining object 4
1 Raumrichtung des geometrischen Primitivs 81 spatial direction of the geometric primitive 8
2 Raumrichtung des geometrischen Primitivs 92 spatial direction of the geometric primitive 9
3 Raumrichtung des geometrischen Primitivs 10 3 spatial direction of the geometric primitive 10
Schnittkurve der geometrischen Primitive 8 und 9 Cut curve of geometric primitives 8 and 9
5 Schnittkurve der geometrischen Primitive 8 und 10FIG. 5 is a sectional curve of geometric primitives 8 and 10. FIG
6 Ausdehnung des Wahlobjektes in einer Dimension6 Extension of the election object in one dimension
7 berechnete erste Begrenzung der Ausdehnung des 7 calculated first limit of the extent of the
Wahlobjektes 2  Wahlobjektes 2
berechnete zweite Begrenzung der Ausdehnung des  calculated second limit of the extent of the
Wahlobjektes 2  Wahlobjektes 2
/ Ansprüche / Claims

Claims

Ansprüche Verfahren zur Bestimmung einer geometrischen Messgröße eines Wahlobjektes (2), wobei: in einem Aufnahmeschritt ein maßstabsgetreues, aus 3D- Punkten (7) zusammengesetztes 3D-Bild des Wahlobjektes (2) und zumindest eines an das Wahlobjekt angrenzenden Objektes (3, 4) erstellt wird, in einem Einpassungsschritt eine dem Wahlobjekt (2) zuordenbare Untermenge und eine dem zumindest einen angrenzenden Objekt (3, 4) zuordenbare Untermenge aus 3D-Punkten (7) ausgewählt und für diese zumindest zwei Untermengen jeweils ein geometrisches Primitiv (8, 9, 10) rechnergestützt eingepasst wird, und in zumindest einem Berechnungsschritt rechnergestützt zumindest eine Schnittkurve (14, 15) der geometrischen Primitive (8, 9, 10) berechnet wird und mittels der zumindest einen Schnittkurve (14, 15) eine maximale Ausdehnung (1) des Wahlobjektes (2) in zumindest eine Richtung ermittelt und zur rechnergestützten Bestimmung der geometrischen Messgröße herangezogen wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Einpassungsschritt als zumindest ein geometrisches Primitiv (8, 9, 10) ein vorzugsweise parametrierter und/oder berandeter Kegelmantelteil, Zylindermantelteil und/oder Ebenenteil verwendet wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass vor Durchführung desEinpassungsschritts in einem Gruppierungsschritt für jeden 3D-Punkt (7) wenigstens eine Raumrichtung, insbesondere ein lokaler Normalenvektor und/oder ein oder zwei Tangentialvektor (en) , bestimmt wird, dass die 3D-Punkte (7) gemäß ihrer Raumrichtungen einer Untermenge rechnergestützt zugeordnet werden und dass im Einpassungsschritt für jede Untermenge jeweils zumindest ein oder genau ein geometrisches Primitiv (8, 9, 10) rechnergestützt eingepasst wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Aufnahmeschritt das zumindest eine maßstabsgetreue 3D-Bild von dem Wahlobjekt (2) und zumindest von Teilen von zwei oder mehr, insbesondere von drei oder vier, angrenzenden Objekten (3, 4), insbesondere zumindest von Teilen von allen angrenzenden Objekten (3, 4), aufgenommen wird und/oder dass zur Einpassung eines geometrischen Primitivs (8, 9, 10) zumindest drei 3D-Punkte (7) herangezogen werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Plausibilitätsprüfung die zwei oder mehr geometrischen Primitive (8, 9, 10) geprüft und/oder optimiert werden und/oder dass das Wahlobjekt (2) eine Gebäudewandung oder ein Teil davon ist und/oder das zumindest ein angrenzendes Objekt (3, 4) ein Teil einer angrenzenden Gebäudewandung, ein Teil eines angrenzenden Fußbodens und/oder ein Teil einer angrenzenden Decke ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrische Messgröße eine räumliche Distanz ist, insbesondere eine Breite, eine Höhe, ein, insbesondere kürzester und/oder größter, Abstand zwischen zwei Begrenzungslinien und/oder eine Diagonale, und/oder ein Flächeninhalt, insbesondere des gesamten Wahlobjektes oder eines Teiles davon, ist und/oder dass das Wahlobjekt (2) manuell oder automatisiert ausgewählt wird, insbesondere indem das einer Bildmitte des 3D-Bildes am nächsten liegende geometrische Primitiv (8) dem Wahlobjekt (2) zugeordnet wird . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Schnittkurve (14, 15) eine Schnittgerade ist und/oder dass im Berechnungsschritt zumindest zwei, drei oder vier Schnittkurven (14, 15) eines dem Wahlobjekt (2) zugeordneten geometrischen Primitivs (8) mit zwei, drei oder vier weiteren geometrischen Primitiven (9, 10), die jeweils den angrenzenden Objekten (3, 4) zugeordnet sind, zur Bestimmung der maximalen Ausdehnung (16) und zur Berechnung der geometrischen Messgröße herangezogen werden . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das 3D-Bild durch eine Bildaufnahmevorrichtung mit einer 3D-Kamera, insbesondere einen Time-of -flight-Sensor, einem Laserscanner oder eine Stereokamera, aufgenommen wird oder dass das 3D-Bild durch eine Mehrbild-Rekonstruktion aus einer Folge von mehreren visuellen Bildern, welche insbesondere mittels einer Bildaufnahmevorrichtung mit einer visuellen Kamera aufgenommen wurden, vorzugsweise durch eine Structure- from-Motion-Verfahren, berechnet wird und/oder dass die Bestimmung der geometrischen Messgröße durch die Berücksichtigung eines Gravitationsvektors optimiert wird, insbesondere wobei der Gravitationsvektor durch eine Gravitationsmessung bestimmt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Einpassungsschritt ein RANSAC- Verfahren und/oder ein Region-Growing-Verfahren angewendet wird. 0. Bildaufnahmevorrichtung (1) zur Bestimmung einer geometrischen Messgröße eines Wahlobjektes (2) , mit einem Bildsensor (5) zur Aufnahme eines aus 3D-Punkten zusammengesetzten 3D-Bildes, einer Gruppierungseinheit zur Gruppierung der 3D-Punkte (7) in Untermengen, die dem Wahlobjekt (2) und dem zumindest einem angrenzenden Objekt (3, 4) zuordenbar und/oder zugeordnet sind, einer Einpassungseinheit zur Einpassung eines geometrischen Primitivs (8, 9, 10) in eine Untermenge von 3D-Punkten (7), einer Schnittkurvenberechnungseinheit , die zu einer Berechnung wenigstens einer Schnittkurve zu zwei geometrischen Primitiven (8) eingerichtet ist, einer Berechnungseinheit zur Berechnung der geometrischen Messgröße, durch Heranziehen von zumindest einer berechneten Schnittkurve (14, 15) zwischen dem geometrischen Primitiv (8), das dem Wahlobjekt (2) zugeordnet ist, und zumindest dem geometrischen Primitiv (9, 10), das dem zumindest einen angrenzenden Objekt (3, 4) zugeordnet ist. Method for determining a geometric measured variable of a selection object (2), wherein: in a recording step, a true-to-scale 3D image composed of 3D points (7) of the selection object (2) and at least one object (3, 4) adjacent to the selection object is created, in a fitting step to the election object (2) assignable subset and the at least one adjacent object (3, 4) assignable subset of 3D points (7) selected and for these at least two subsets each a geometric primitive (8, 9 10) is fitted in a computer-assisted manner, and in at least one calculation step at least one intersection curve (14, 15) of the geometric primitive (8, 9, 10) is computed and a maximum extent (1) is determined by means of the at least one intersection curve (14, 15). of the Wahlobjektes (2) determined in at least one direction and is used for computer-assisted determination of the geometric measurement variable. A method according to claim 1, characterized in that in the fitting step as at least one geometrical primitive (8, 9, 10) a preferably parameterized and / or bound cone shell part, cylinder shell part and / or plane part is used. Method according to claim 1 or 2, characterized in that before performing the adjustment step in a grouping step for each 3D point (7) at least one spatial direction, in particular a local normal vector and / or one or two tangent vector (s), it is determined that the 3D Points (7) are allocated to a subset in a computer-assisted manner according to their spatial directions and that in the fitting step for each subset at least one or exactly one geometric primitive (8, 9, 10) is fitted computer-aided. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the recording step, the at least one true-to-scale 3D image of the choice object (2) and at least parts of two or more, in particular three or four, adjacent objects (3, 4) , in particular at least parts of all adjacent objects (3, 4), is recorded and / or that at least three 3D points (7) are used to fit in a geometric primitive (8, 9, 10). Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that in a plausibility check the two or more geometric primitives (8, 9, 10) are checked and / or optimized and / or that the election object (2) a building wall or a part thereof and / or the at least one adjacent object (3, 4) is a part of an adjacent building wall, a part of an adjacent floor and / or a part of an adjacent ceiling. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the geometric measured variable is a spatial distance, in particular a width, a height, a, in particular shortest and / or largest, distance between two boundary lines and / or a diagonal, and / or is an area, in particular of the entire selection object or a part thereof, and / or that the choice object (2) is selected manually or automatically, in particular by the geometrical primitive (8) closest to a center of the 3D image being present to the choice object (2) is assigned. Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the at least one cutting curve (14, 15) is a cutting line and / or that in the calculation step at least two, three or four cutting curves (14, 15) of the election object (2) associated geometric primitive (8) with two, three or four further geometric primitives (9, 10), which are each associated with the adjacent objects (3, 4), are used to determine the maximum extent (16) and to calculate the geometric measurement. Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the 3D image by an image pickup device with a 3D camera, in particular a time-of-flight sensor, a laser scanner or a stereo camera, is recorded or that the 3D image by a multi-image reconstruction from a sequence of a plurality of visual images, which were recorded in particular by means of an image recording device with a visual camera, preferably by a structure-from-motion method, and / or that the determination of the geometric measurement by the consideration a gravitational vector is optimized, in particular wherein the gravitational vector is determined by a gravitational measurement. Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that in the fitting step, a RANSAC method and / or a region-growing method is applied. 0. image recording device (1) for determining a geometric measurement of a Wahlobjektes (2), with an image sensor (5) for receiving a composite of 3D points 3D image, a grouping unit for grouping the 3D points (7) in subsets, the a fitting unit for fitting a geometric primitive (8, 9, 10) into a subset of 3D points (7), an intersection curve calculation unit, are assigned to the selection object (2) and the at least one adjacent object (3, 4) , which is adapted to calculate at least one intersection curve to two geometric primitives (8), a calculation unit for calculating the geometric measurement variable, by using at least one calculated intersection curve (14, 15) between the geometric primitive (8) and the target object ( 2), and at least the geometric primitive (9, 10) associated with the at least one adjacent object (3, 4).
1. Bildaufnahmevorrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die 3D-Berechnungseinheit dazu eingerichtet ist, wenigstens eine Raumrichtung, insbesondere einen lokalen Normalenvektor und/oder einen oder zwei Tangentialvektor (en) , eines 3D-Punktes (7) zu bestimmen, insbesondere um 3D-Punkte (7) gemäß ihren Raumrichtungen zu Untermengen von 3D-Punkten zuordnen zu können, und/oder dass die Bildaufnahmevorrichtung (1) eine Plausibilitätsprüfungseinrichtung zur Prüfung und/oder Optimierung des wenigstens einen geometrischen Primitivs (8, 9, 10) aufweist, insbesondere wobei diese dazu eingerichtet ist, eine Optimierung des zumindest einen geometrischen Primitivs (8, 9, 10) vorzunehmen, bis eine minimierte Diskrepanz zwischen den 3D-Punkten (7) und den tatsächlichen Punkten des geometrischen Primitivs (8, 9, 10) vorliegt. 1. Image recording device (1) according to claim 10, characterized in that the 3D calculation unit is adapted to determine at least one spatial direction, in particular a local normal vector and / or one or two tangent vector (s) of a 3D point (7) , in particular in order to be able to assign 3D points (7) according to their spatial directions to subsets of 3D points, and / or that the image acquisition device (1) has a plausibility check device for checking and / or optimizing the at least one geometric primitive (8, 9, 10 ), in particular wherein it is set up to perform an optimization of the at least one geometric primitive (8, 9, 10) until a minimized discrepancy between the 3D points (7) and the actual points of the geometric primitive (8, 9, 10).
Bildaufnahmevorrichtung (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildaufnahmevorrichtung (1) dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen. Image recording device (1) according to claim 10 or 11, characterized in that the image recording device (1) is adapted to carry out the method according to one of claims 1 to 9.
/ Zusammenfassung / Summary
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