DE102019122421B4 - Process for evaluating measurement data - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Messdatenauswertung mit folgenden Verfahrensschritten:a) Vermessung eines Raums (01, 06) mit einem Messsystem, insbesondere mit einem Lasermesssystem, wobei mit dem Messsystem ein Messstrahl ausgesendet wird, und wobei für jeden Messpunkt (04) am Boden (02) des Raums (01, 06), an der Decke des Raums (01, 06) und an den Wänden (03) des Raums (01, 06), an dem der Messstrahl reflektiert wird, die dreidimensionalen Raumkoordinaten des Messpunkts (04) in einer Rohdaten-Datenbank abgespeichert werden, und wobei für jeden Messpunkt eines Objekts (14) im Raum, an dem der Messstrahl reflektiert wird, die dreidimensionalen Raumkoordinaten des Messpunkts in der Rohdaten-Datenbank abgespeichert werden;b) Bestimmung der Bodenebene oder der Deckenebene des Raums (01, 06) durch Analyse der in der Rohdaten-Datenbank abgespeicherten Messpunkte (04);c) Definition von mehreren Messebenen (07, 08, 09), die in unterschiedlichen Höhen parallel zur Bodenebene oder zur Deckenebene verlaufen;d) Extraktion der Messpunkte aus der Rohdaten-Datenbank, die jeweils innerhalb eines parallel zu den Messebenen (07, 08, 09) verlaufenden Messbandes mit vorbestimmter Höhe liegen;e) Umwandlung der selektierten, jeweils in einem Messband liegenden Messpunkte (04) in zumindest einen der Höhe des Messbandes zugeordneten Linienzug (05, 10, 11, 12) und Vergleich der den unterschiedlichen Höhen des Raums (01, 06) zugeordneten Linienzüge (05, 10, 11, 12) miteinander und Kategorisierung der Linienzugabschnitte, die in allen Höhen des Raums (01, 06) parallel zueinander verlaufen, als Wandschnitte;f) Abspeicherung der Linienzüge (05, 10, 11, 12) als unterschiedlichen Höhen zugeordnete vektorisierte Schnitte der Wände (03) des Raums (01, 06) und der im Raum (01, 06) befindlichen Objekte (14).Method for evaluating measurement data with the following method steps: a) measuring a room (01, 06) with a measuring system, in particular with a laser measuring system, with a measuring beam being emitted with the measuring system, and with for each measuring point (04) on the floor (02) of the room (01, 06), on the ceiling of the room (01, 06) and on the walls (03) of the room (01, 06) on which the measuring beam is reflected, the three-dimensional spatial coordinates of the measuring point (04) in a raw data database are stored, and the three-dimensional spatial coordinates of the measuring point are stored in the raw data database for each measuring point of an object (14) in space at which the measuring beam is reflected;b) determination of the floor level or the ceiling level of the room (01, 06) by analyzing the measurement points (04) stored in the raw data database; c) defining several measurement planes (07, 08, 09) that run at different heights parallel to the floor plane or ceiling plane; d) extraction of the measurement points from the raw data - database, each lying within a measuring band with a predetermined height running parallel to the measuring planes (07, 08, 09);e) conversion of the selected measuring points (04), each lying in a measuring band, into at least one polyline ( 05, 10, 11, 12) and comparison of the polylines (05, 10, 11, 12) assigned to the different heights of the room (01, 06) with one another and categorization of the polyline sections that are parallel at all heights of the room (01, 06). running towards one another, as wall sections;f) storage of the polylines (05, 10, 11, 12) as vectorized sections of the walls (03) of the room (01, 06) and of the objects (01, 06) located in the room (01, 06) associated with different heights 14).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messdatenauswertung im Bereich der Vermessung von Räumen in Gebäuden nach der Lehre des Anspruchs 1.The invention relates to a method for evaluating measurement data in the field of measuring rooms in buildings according to the teaching of claim 1.

Im Bereich der Architektur und Gebäudetechnik werden zunehmend Lasermesssysteme eingesetzt, um die vorhandenen Gegebenheiten in Räumen von Bestandsbauten zu digitalisieren. Aus der DE 11 2011 104 644 T5 ist beispielsweise ein mobiles Roboter-System bekannt, das mit entsprechenden Messlasern die Geometrie von Räumen vermessen kann. Bei den bekannten Messsystemen werden die mit dem Messsystem gemessenen Messpunkte in einer Rohdaten-Datenbank abgespeichert. Jeder Messpunkt umfasst dabei drei Koordinaten, die den Ort des Messpunkts exakt beschreiben. Zur Erfassung der Messpunkte wird ein Messstrahl, beispielsweise ein Laserstrahl, an den Boden, an die Decke oder an die Wände und, soweit vorhanden, gegen in dem Raum befindliche Objekte, beispielsweise Möbel, gerichtet, und die jeweils vorhandene relative Entfernung zu einem Referenzpunkt vermessen. Die auf diese Weise gemessenen Messpunkte beschreiben den Raum und die darin vorhandenen Objekte weitgehend exakt. Allerdings enthält die Rohdaten-Datenbank nach Durchführung der entsprechenden Messungen eine sehr große Anzahl von Messpunkten, die jeweils diskret abgespeichert sind und keine geometrischen Relationen, beispielsweise das Vorhandensein von Wänden, widerspiegeln. Die Auswertung dieser in der Rohdaten-Datenbank abgespeicherten Messpunkte ist insofern für die Endanwender sehr schwierig. Außerdem können die Messpunkte zur Durchführung der bekannten Messverfahren nicht unmittelbar von zum Raum gehörenden Messpunkten, beispielsweise am Boden, an der Decke und an den Wänden, und zu Objekten, beispielsweise zu Möbeln, gehörenden Messpunkten, unterschieden werden.In the field of architecture and building technology, laser measuring systems are increasingly being used to digitize the existing conditions in rooms of existing buildings. From the DE 11 2011 104 644 T5 For example, a mobile robot system is known that can measure the geometry of rooms with appropriate measuring lasers. In the known measuring systems, the measuring points measured with the measuring system are stored in a raw data database. Each measuring point includes three coordinates that describe the exact location of the measuring point. To record the measuring points, a measuring beam, for example a laser beam, is directed at the floor, the ceiling or the walls and, if present, against objects in the room, for example furniture, and the respective relative distance to a reference point is measured . The measuring points measured in this way describe the room and the objects in it largely exactly. However, after the corresponding measurements have been carried out, the raw data database contains a very large number of measurement points, which are each stored discretely and do not reflect any geometric relationships, for example the presence of walls. The evaluation of these measurement points stored in the raw data database is very difficult for the end user. In addition, the measuring points for carrying out the known measuring methods cannot be distinguished directly from measuring points belonging to the room, for example on the floor, on the ceiling and on the walls, and measuring points belonging to objects, for example furniture.

Aus der DE 10 2010 042 733 A1 ist ein Verfahren zur Vermessung von Räumen bekannt, das mittels eines Abstandmessgeräts einen Raum vermisst und gleichzeitig fotografiert. Anschließend werden benachbarte Messpunkte mittels Linienzügen verbunden und die Texturen der Oberflächen mittels der Fotografien auf den Linienzügen dargestellt.From the DE 10 2010 042 733 A1 a method for measuring rooms is known, which uses a distance measuring device to measure a room and photograph it at the same time. Next, neighboring measuring points are connected by lines and the textures of the surfaces are shown on the lines by means of the photographs.

Aus der DE 10 2008 054 450 A1 ist ein weiteres Verfahren zur Vermessung von Räumen bekannt, das mittels eines Abstandsmessers und eines Ortungsgeräts Messpunkte bestehend aus Abstand und Orientierung des Abstandsmessers erstellt. Aus diesen Daten wird ein CAD-Modell des Raumes erstellt.From the DE 10 2008 054 450 A1 Another method for measuring rooms is known, which uses a distance meter and a locating device to create measuring points consisting of the distance and orientation of the distance meter. A CAD model of the room is created from this data.

Bei den bekannten Messsystemen ist deshalb bei der Auswertung der mit dem Messsystem erhobenen Messdaten sehr viel manuelle Auswertung notwendig, die angesichts der großen Anzahl von Messpunkten vielfach nicht zu leisten ist.In the case of the known measuring systems, a great deal of manual evaluation is therefore necessary when evaluating the measurement data collected with the measuring system, which in view of the large number of measuring points is often not possible.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Verfahren zur Messdatenauswertung vorzuschlagen, mit dem die mit dem Messsystem erhobenen Messpunkte strukturiert werden können, um dem Endanwender eine einfachere Weiterverarbeitung zu ermöglichen.Proceeding from this state of the art, it is therefore the object of the present invention to propose a new method for evaluating measurement data, with which the measurement points collected with the measurement system can be structured in order to enable easier further processing for the end user.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach der Lehre des Anspruchs 1 gelöst.This problem is solved by a method according to the teaching of claim 1.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject matter of the dependent claims.

Das neu entwickelte Verfahren zur Messdatenauswertung setzt bei der Auswertung der in der Rohdaten-Datenbank abgespeicherten Messpunkte an. Diese Messpunkte werden in einem ersten Verfahrensschritt mit einem geeigneten Messsystem, beispielsweise einem Lasermesssystem, gemessen und in der Rohdaten-Datenbank abgespeichert. Um eine möglichst einfache und zutreffende Datenstrukturierung zu ermöglichen, wird sodann in einem zweiten Schritt eine Bodenebene und/oder eine Deckenebene des Raums durch Analyse der in der Rohdaten-Datenbank abgespeicherten Messpunkte ermittelt. Diese Bestimmung der Bodenebene oder der Deckenebene kann beispielsweise durch entsprechende Verfahren geleistet werden, bei denen der Reflektionswinkel des Messstrahls zusätzlich zu jedem Messpunkt abgespeichert wird.The newly developed process for evaluating measurement data begins with evaluating the measurement points stored in the raw data database. In a first method step, these measuring points are measured with a suitable measuring system, for example a laser measuring system, and stored in the raw data database. In order to enable data structuring that is as simple and accurate as possible, a floor level and/or a ceiling level of the room is then determined in a second step by analyzing the measurement points stored in the raw data database. This determination of the floor level or the ceiling level can be performed, for example, by appropriate methods in which the reflection angle of the measuring beam is stored in addition to each measuring point.

Sobald die Bodenebene bzw. die Deckenebene des Raums identifiziert wurde, werden anschließend mehrere Messebenen definiert, die in unterschiedlichen Höhen parallel zur Bodenebene oder zur Deckenebene verlaufen. Anschließend werden aus der Rohdaten-Datenbank die Messpunkte extrahiert, die jeweils innerhalb eines vorgegebenen Höhenbands parallel zu den zuvor definierten Messebenen verlaufen. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die in der Rohdaten-Datenbank gespeicherten Messpunkte dahingehend durchsucht werden, welche Messpunkte jeweils innerhalb des vorgegebenen Höhenbands um die zuvor definierten Messebenen liegen. Diese Extraktion von Messpunkten innerhalb vorgegebener Höhenbänder entspricht der Durchführung von jeweils einer Schnittebene durch den mit dem Messsystem vermessenen Raum.Once the floor level or the ceiling level of the room has been identified, several measurement levels are then defined, which run at different heights parallel to the floor level or the ceiling level. Then the measurement points are extracted from the raw data database, each of which runs within a specified height band parallel to the previously defined measurement planes. In other words, this means that the measurement points stored in the raw data database are searched to see which measurement points lie within the specified height range around the previously defined measurement planes. This extraction of measurement points within predetermined height bands corresponds to the implementation of a respective section plane through the space measured with the measurement system.

Anschließend werden die in einem Messband liegenden Messpunkte zu einem in einer Höhe des Messbands verlaufenden Linienzug miteinander verbunden. Der Linienzug beschreibt dabei gerade die Schnittlinie des Raums bzw. der im Raum befindlichen Objekte mit der zuvor definierten Messebene.The measuring points lying in a measuring tape are then connected to one another to form a polyline running at a height of the measuring tape tied together. The polyline describes the line of intersection of the room or the objects located in the room with the previously defined measurement plane.

Weiter werden die den unterschiedlichen Höhen des Raums zugeordneten Linienzüge miteinander verglichen und dabei in allen Höhen des Raums parallel zueinander verlaufende Linienzugabschnitte identifiziert. Diese in den unterschiedlichen Höhen parallel zueinander verlaufenden Linienzugabschnitte werden dann als Wandschnitte kategorisiert. Die parallel zueinander verlaufenen Linienzüge beschreiben jeweils eine Wand des Raums. Im Ergebnis können dann aus den Wandschnitten in einfacher Weise die Geometriedaten der Wände des Raums abgeleitet und als vektorisierte Beschreibungsdaten abgespeichert werden.Furthermore, the polylines assigned to the different heights of the room are compared with one another, and polyline sections running parallel to one another at all heights of the room are identified. These polyline sections, which run parallel to one another at different heights, are then categorized as wall sections. The parallel lines each describe a wall of the room. As a result, the geometric data of the walls of the room can be derived from the wall sections in a simple manner and stored as vectorized description data.

Zuletzt werden die den unterschiedlichen Höhen der Messebenen zugeordneten Linienzüge als vektorisierte Schnitte der Wände des Raums oder der im Raum befindlichen Objekte abgespeichert. Diese mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgewerteten Linienzüge erlauben eine sehr viel einfachere Strukturierung der mit dem Messsystem ermittelten Messpunkte in vielerlei Hinsicht.Finally, the polylines assigned to the different heights of the measurement planes are saved as vectorized sections of the walls of the room or of the objects located in the room. These polylines evaluated with the method according to the invention allow a much simpler structuring of the measuring points determined with the measuring system in many respects.

Nach der Identifikation der Wandschnitte können dann alle Linienzugabschnitte, die nicht als Wandschnitte kategorisiert wurden, als Objektschnitte kategorisiert werden. Diese Objektschnitte beschreiben dann die Schnitte durch die im Raum vorhandenen Objekte, beispielsweise Möbel.After the wall sections have been identified, all polyline sections that have not been categorized as wall sections can then be categorized as object sections. These object sections then describe the sections through the objects present in the room, such as furniture.

Aus den als Wandschnitte kategorisierten Linienzugabschnitten kann, insbesondere bei Einbeziehung der Bodenebene und der Deckenebene, ein vektorisiertes 3D-Modell des zuvor mit dem Messsystem vermessenen Raums abgeleitet werden. In diesem 3D-Modell wird der zuvor vermessene Raum in einfacher vektorisierter Weise mit sehr wenigen Daten beschrieben, wobei zur Beschreibung eines einfachen Raums beispielsweise die jeweiligen Eckpunkte des Raums ausreichen.From the polyline sections categorized as wall sections, a vectorized 3D model of the room previously measured with the measuring system can be derived, especially when including the floor level and the ceiling level. In this 3D model, the previously measured space is described in a simple vectorized manner with very little data, with the respective corner points of the space, for example, being sufficient to describe a simple space.

Um die weitere Datenauswertung in der Rohdaten-Datenbank zu vereinfachen, können nach Feststellung des 3D-Modells des Raums die in der Rohdaten-Datenbank gespeicherten Messpunkte mit dem 3D-Modell des Raums verglichen werden. Anschließend können dann alle Messpunkte mit einem ein vorgegebenes Maß überschreitenden Abstand vom 3D-Modell entfernt und die verbleibenden Messpunkte in einer Raummodell-Datenbank gespeichert werden. Die Raummodell-Datenbank enthält dann nur noch die Messpunkte, die von den Raumstrukturen, nämlich den Wänden, der Decke und dem Boden, verursacht wurden. Der Aufbau eines digitalen Gebäudemodells wird durch Auswertung dieser Raummodell-Datenbank erheblich vereinfacht.In order to simplify the further data evaluation in the raw data database, after the determination of the 3D model of the room, the measurement points stored in the raw data database can be compared with the 3D model of the room. Subsequently, all measuring points with a distance exceeding a predetermined dimension can be removed from the 3D model and the remaining measuring points can be stored in a spatial model database. The room model database then only contains the measuring points that were caused by the room structures, namely the walls, the ceiling and the floor. The construction of a digital building model is considerably simplified by evaluating this room model database.

Die Rohdaten-Datenbank kann weiterhin auch durch Verwendung des 3D-Modells in eine weitere Daten-Kategorie aufgespalten werden. Dabei werden die in der Rohdaten-Datenbank gespeicherten Messpunkte wiederum mit dem 3D-Modell des Raums verglichen und alle Messpunkte mit einem ein vorgegebenes Maß unterschreitenden Abstand im 3D-Modell entfernt. Die verbleibenden Messpunkte werden dann in einer Objektmodell-Datenbank gespeichert. Diese Objektmodell-Datenbank enthält dann nur noch Messpunkte, die von den im Raum bei der Vermessung mit dem Messsystem vorhandenen Objekten, beispielweise Möbeln, verursacht wurden.The raw data database can also be broken down into another data category by using the 3D model. The measuring points stored in the raw data database are in turn compared with the 3D model of the room and all measuring points that are less than a specified distance away are removed from the 3D model. The remaining measurement points are then stored in an object model database. This object model database then only contains measuring points that were caused by the objects present in the room when measuring with the measuring system, for example furniture.

Naturgemäß kann ein Raum mehrere Objekte enthalten, bei denen es sich beispielsweise um einzelne Möbel handelt. Um diese Objekte voneinander unterscheiden zu können, ist es besonders vorteilhaft, wenn die als Objektschnitte kategorisierten Linienzugabschnitte durch Clusterbildung einzelnen Objekten zugeordnet werden. Jedes Cluster bildet dabei ein einzelnes Objekt, beispielsweise ein Möbelstück. Nach der Clusterbildung können dann durch Auswertung der jeweils einem Cluster zugeordneten Linienzugabschnitte vektorisierte 3D-Modelle des Bestands an den im Raum befindlichen Objekten abgeleitet werden.Naturally, a room can contain several objects, which are, for example, individual pieces of furniture. In order to be able to distinguish these objects from one another, it is particularly advantageous if the polyline sections categorized as object sections are assigned to individual objects by forming clusters. Each cluster forms a single object, such as a piece of furniture. After the formation of the cluster, vectorized 3D models of the inventory of the objects located in the room can then be derived by evaluating the polyline sections assigned to a cluster.

Um die Identifikation einzelner Objekte zu vereinfachen, ist es besonders vorteilhaft, wenn bodennahe Objektschnitte als Möbelschnitte kategorisiert werden, wobei aus den Möbelschnitten vektorisierte 3D-Modelle der im Raum befindlichen Möbel abgeleitet werden. Deckennahe Objektschnitte werden dagegen als Deckenobjektschnitte kategorisiert, und aus den Deckenobjektschnitten werden vektorisierte 3D-Modelle der im Raum befindlichen Deckenobjekte, beispielsweise Leuchtkörper, abgeleitet.In order to simplify the identification of individual objects, it is particularly advantageous if object sections close to the ground are categorized as furniture sections, with vectorized 3D models of the furniture located in the room being derived from the furniture sections. On the other hand, object sections close to the ceiling are categorized as ceiling object sections, and vectorized 3D models of the ceiling objects located in the room, such as lighting fixtures, are derived from the ceiling object sections.

Wurde beispielsweise durch Clusterbildung und 3D-Modellbildung eine Identifikation einzelner Objekte im Raum realisiert, so kann die Geometrie der Objekte noch dahingehend weiter ausgewertet werden, um welchen Typ von Möbeln es sich beispielsweise handelt. Dazu können für die einzelnen Objekte in unterschiedlichen Höhen zugeordnete Objekte jeweils im Hinblick auf ihren Flächeninhalt ausgewertet werden. Die so berechneten Flächeninhalte der Objektschnitte durch das jeweils zu analysierende Objekt können in der Form eines Objektvektors (n1, n2, n3, ... nN) abgespeichert werden, wobei N der Zahl der Schnitte durch das n-Objekt entspricht. Jede Zelle nx des Vektors repräsentiert den Flächeninhalt des Schnitts in der Höhe x durch das Objekt. Diese Objektvektoren mit den darin gespeicherten Flächeninhalten der Objektschnitte können dann mit Objektvektoren in einer Referenzdatenbank verglichen werden. Stimmt ein berechneter Objektvektor mit einem in der Referenzdatenbank gespeicherten Objektvektor weitgehend überein, so kann aus dieser Übereinstimmung geschlossen werden, dass das im Raum befindliche Objekt gerade dem Typ des in der Referenzdatenbank gespeicherten Objekts entspricht.For example, if an identification of individual objects in space was realized by clustering and 3D modeling, the geometry of the objects can be further evaluated to determine what type of furniture it is, for example. For this purpose, objects assigned to the individual objects at different heights can each be evaluated with regard to their surface area. The areas of the object sections calculated in this way through the object to be analyzed can be stored in the form of an object vector (n 1 , n 2 , n 3 . . . n N ), where N corresponds to the number of sections through the n-object. Each cell n x of the vector represents the area of the section at height x through the object. These object vectors with the area contents of the object sections stored in them can then be compared to object vectors in a reference database. If a calculated object vector largely matches an object vector stored in the reference database, it can be concluded from this match that the object located in the room corresponds precisely to the type of object stored in the reference database.

Eine weitere Problematik bei der Erstellung von aussagekräftigen Gebäude-Exposes ist es, dass die Gebäudestrukturen, beispielweise das 3D-Modell des Gebäudes, in den Oberflächen mit entsprechenden Texturen versehen werden müssen, welche die Struktur der Raumwände, der Decken und der Böden wiedergeben. Hierbei erwarten beispielsweise Innenraumausstatter, dass die datentechnisch angegebene Textur möglichst exakt die Struktur der Raumoberflächen in der Realität wiedergibt. Um dies zu ermöglichen, können für jeden Raum, der zuvor mit dem Messsystem vermessen wurde, mehrere Bildaufnahmen aus unterschiedlichen Aufnahmewinkeln angefertigt werden. Durch Auswertung dieser Bildaufnahmen können die Texturen zur Einblendung in den durch Auswertung der Messpunkte ermittelten 3D-Modellen abgeleitet werden. Bei dieser Auswertung besteht das Problem, dass bei der Anfertigung von Bildaufnahmen auch die im Raum vorhandenen Objekte, beispielweise Möbel, in den Bildaufnahmen dargestellt sind. Um diese Bilddaten der im Raum befindlichen Objekte bei der Einblendung der Textur auszuschließen, können zwischen den Bildaufnahmen Parallaxevergleiche durchgeführt werden. Aufgrund des jeweils unterschiedlichen Blickwinkels der unterschiedlichen Bildaufnahmen können dann nur die Bildpunkte aus den Bildaufnahmen übernommen werden, die für die unterschiedlichen Blickwinkel jeweils gleich sind. Die übrigen Bildpunkte werden aus der Textur entfernt, da sie aufgrund der Parallaxeverschiebung offensichtlich zu Objekten gehören, die in der Textur nicht dargestellt werden sollen. Die durch Entfernung der von Objekten hervorgerufenen Bildpunkte entstehenden Löcher können durch die Art der umgebenden Textur in einfacher Weise aufgefüllt werden.Another problem when creating meaningful building exposes is that the building structures, for example the 3D model of the building, must be provided with appropriate textures in the surfaces, which reflect the structure of the room walls, ceilings and floors. Here, for example, interior decorators expect that the texture specified by the data technology reflects the structure of the room surfaces in reality as precisely as possible. In order to make this possible, several images can be taken from different angles for each room that was previously measured with the measuring system. By evaluating these image recordings, the textures for display in the 3D models determined by evaluating the measurement points can be derived. The problem with this evaluation is that the objects present in the room, for example furniture, are also shown in the images when the images are recorded. In order to exclude this image data of the objects located in the room when the texture is faded in, parallax comparisons can be carried out between the image recordings. Because of the different viewing angles of the different images, only those pixels can be taken from the images that are the same for the different viewing angles. The remaining pixels are removed from the texture because, due to the parallax shift, they obviously belong to objects that should not be displayed in the texture. The holes created by removing the pixels caused by objects can be easily filled by the nature of the surrounding texture.

Alternativ zur Durchführung eines Parallaxevergleichs können auch die vektorisierten 3D-Modelle des Bestands an den im Raum befindlichen Objekten auf die Bildaufnahmen projiziert werden. Die Bildflächen, die diesen Projektionsflächen der Objekte gerade entsprechen, werden dann aus der Textur entfernt, da sie offensichtlich von den im Raum befindlichen Objekten verursacht wurden und in der Textur nicht dargestellt werden sollen. Die durch die Entfernung der Projektionsflächen entstandenen Löcher können dann durch die umgebende Textur in einfacher Weise aufgefüllt werden. Bestimmte für die Innenraumplanung wichtige Objekte können nur schwer von den Wandflächen unterschieden werden, da sie sich selbst in der Wandfläche befinden. Bei solchen Objekten handelt es sich beispielsweise um Steckdosen, Lichtschalter, Fenster oder Türen. Um diese wandnahen Objekte identifizieren und in dem 3D-Modell darstellen zu können, ist es deshalb vorteilhaft, wenn die zuvor gemachten Bildaufnahmen für jede Wand des Raums mit einer Bildanalyseeinrichtung analysiert werden. Durch solche Bildanalyseverfahren können wandnahe Objekte, beispielsweise Steckdosen, Lichtschalter, Fenster und/oder Türen, in der Bildaufnahme identifiziert und dann nach der Identifikation als wandnahe Objekte bei der Darstellung des zu vektorisierenden Raums auf die Textur projiziert werden. Mit welchen Verfahren die Bodenebene oder Deckenebene des Raums bestimmt wird, ist grundsätzlich beliebig. Gemäß einer bevorzugten Verfahrensvariante ist es vorgesehen, dass bei der Vermessung des Raums mit dem Messsystem für jeden Messpunkt zugleich auch der Reflektionswinkel, mit dem der Messstrahl reflektiert wird, gemessen und im Messpunkt gespeichert wird. Zur Bestimmung des Bodens oder der Decke des Raums können dann alle Messpunkte aus der Rohdaten-Datenbank selektiert werden, die einen einer Horizontalfläche zugeordneten Reflektionswinkel aufweisen. Diese Messpunkte werden dann noch dahingehend überprüft, dass die Messpunkte von Boden und Decke jeweils zwei Flächen definieren, die nahezu den gleichen Flächeninhalt aufweisen.As an alternative to carrying out a parallax comparison, the vectorized 3D models of the inventory of the objects located in the room can also be projected onto the image recordings. The image areas that just correspond to these projection areas of the objects are then removed from the texture, since they were obviously caused by the objects located in the room and should not be displayed in the texture. The holes created by removing the projection surfaces can then be easily filled with the surrounding texture. Certain objects that are important for interior planning are difficult to distinguish from the wall surfaces because they are themselves located in the wall surface. Such objects are, for example, sockets, light switches, windows or doors. In order to be able to identify these objects close to the wall and to be able to represent them in the 3D model, it is therefore advantageous if the image recordings made beforehand for each wall of the room are analyzed with an image analysis device. Such image analysis methods can be used to identify objects close to the wall, for example sockets, light switches, windows and/or doors, in the image recording and then, after identification as objects close to the wall, to display the space to be vectorized on the texture. It is fundamentally arbitrary which method is used to determine the floor level or ceiling level of the room. According to a preferred variant of the method, it is provided that when measuring the room with the measuring system, the reflection angle at which the measuring beam is reflected is also measured for each measuring point and stored in the measuring point. In order to determine the floor or the ceiling of the room, all measuring points can then be selected from the raw data database that have a reflection angle assigned to a horizontal surface. These measuring points are then checked to the effect that the measuring points of the floor and ceiling each define two areas that have almost the same surface area.

Durch die Auswertung der Reflektionswinkel ist es außerdem möglich, die zu einer Treppe gehörenden Stufen aus der Rohdaten-Datenbank zu selektieren, die einen einer Stufenfläche zugeordneten Reflektionswinkel aufweisen. Durch entsprechenden Vergleich der Flächeninhalte können die Stufenflächen dann identifiziert und im 3D-Modell des Raums eingezeichnet werden.By evaluating the reflection angles, it is also possible to select from the raw data database the steps that belong to a staircase and that have a reflection angle that is assigned to a step surface. By comparing the surface areas accordingly, the step surfaces can then be identified and drawn into the 3D model of the room.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist in den Zeichnungen schematisiert dargestellt und soll nachfolgend kurz erläutert werden.The method according to the invention is shown schematically in the drawings and will be briefly explained below.

Es zeigen:

  • 1 einen mit einem Messsystem zu vermessenden Raum zur Erstellung eines 3D-Modells in schematisierter perspektivischer Ansicht;
  • 2 die bei der Vermessung des Raums gemäß 1 ermittelten und in der Rohdaten-Datenbank abgespeicherten Messpunkte;
  • 3 die zu einer Messebene gehörenden Messpunkte, die aus der Rohdaten-Datenbank extrahiert wurden;
  • 4 den aus den in 3 dargestellten Messpunkten abgeleiteten Linienzug zur Beschreibung eines Höhenschnitts durch den in 1 dargestellten Raum;
  • 5 einen schematisiert dargestellten Raum mit drei Messebenen und den drei den Messebenen zugeordneten Linienzügen;
  • 6 die Draufsicht einer Wand bei Durchführung von Bildaufnahmen mit einem Kamerasystem aus drei verschiedenen Blickwinkeln und der aus den drei verschiedenen Bildaufnahmen durch Parallaxevergleich ermittelten Texturkorrektur.
Show it:
  • 1 a room to be measured with a measuring system to create a 3D model in a schematic perspective view;
  • 2 which in accordance with the measurement of the room 1 measuring points determined and stored in the raw data database;
  • 3 the measurement points belonging to a measurement plane, which were extracted from the raw data database;
  • 4 the from the in 3 drawn measuring points to describe a height section through the in 1 depicted space;
  • 5 a schematized space with three measurement planes and the three lines assigned to the measurement planes;
  • 6 the top view of a wall when taking pictures with a camera system from three different perspectives and the texture correction determined from the three different pictures by comparing parallax.

1 zeigt einen Raum 01 mit einem Boden 02 und einer mehreckigen Wand 03. 1 shows a room 01 with a floor 02 and a polygonal wall 03.

2 zeigt die Messpunkte, die bei Vermessung des Raums 01 unter Verwendung eines entsprechend geeigneten Messsystems ermittelt und in der Rohdaten-Datenbank abgespeichert wurden. Jeder Messpunkt 04 ist dabei durch drei Raumkoordinaten definiert, wobei zu jedem Messpunkt 04 zugleich auch der Reflektionswinkel des Messstrahls bei der Vermessung des Raums 01 abgespeichert ist. 2 shows the measuring points that were determined when measuring room 01 using a suitable measuring system and stored in the raw data database. Each measuring point 04 is defined by three spatial coordinates, with the reflection angle of the measuring beam when measuring the room 01 also being stored for each measuring point 04 at the same time.

3 zeigt die Messpunkte 04 in einer in bestimmter Höhe befindlichen Messebene, wobei die in 3 dargestellten Messpunkte 04 jeweils innerhalb eines parallel zu der Messebene verlaufenden Höhenbands liegen. Die in 3 dargestellten Messpunkte 04 werden auf den in 2 dargestellten Messpunkten 04 dadurch selektiert, dass nur die Messpunkte 04 ausgewählt werden, die innerhalb eines vorbestimmten Höhenbands zu einer vordefinierten Messebene liegen. 3 shows the measuring points 04 in a measuring plane at a specific height, with the in 3 The measuring points 04 shown each lie within a height band running parallel to the measuring plane. In the 3 Measuring points 04 shown are based on the in 2 The measuring points 04 shown are selected in that only the measuring points 04 are selected that lie within a predetermined height range for a predefined measuring plane.

4 zeigt den Linienzug 05, der aus den in 3 dargestellten, für eine bestimmte Höhe selektierten, Messpunkten 04 abgeleitet wurde. Dieser Linienzug 05 entspricht der Raumstruktur des Raums 01 bei Schnitt des Raums 01 mit einer Horizontalschnittebene parallel zum Boden 02. Durch Ermittlung einer Vielzahl von Linienzügen 05 in unterschiedlichen Höhen kann die Raumstruktur des Raums 01 ermittelt und in einem 3D-Modell vereinfacht dargestellt werden. 4 shows the polyline 05, which consists of the in 3 shown, selected for a specific height, measuring points 04 was derived. This line 05 corresponds to the spatial structure of the room 01 when the room 01 intersects with a horizontal sectional plane parallel to the floor 02. By determining a large number of lines 05 at different heights, the spatial structure of the room 01 can be determined and represented in a simplified 3D model.

5 zeigt einen Raum 06. Wird der Raum 06 mit einem Messsystem vermessen und dann die Rohdaten-Datenbank mit drei Messebenen 07, 08 und 09 geschnitten, so ergeben sich drei Linienzüge 10, 11 und 12 durch Selektion der Messpunkte in den unterschiedlichen Höhen und die anschließende Verbindung der in den unterschiedlichen Höhen selektierten Messpunkte zu Linienzügen. Wie aus 5 ersichtlich, kann damit die in der Höhe variierende Raumstruktur problemlos erfasst werden. 5 shows a room 06. If the room 06 is measured with a measuring system and then the raw data database is cut with three measuring planes 07, 08 and 09, three lines 10, 11 and 12 result from the selection of the measuring points at the different heights and the subsequent one Connection of the measuring points selected at the different heights to polylines. How out 5 visible, the spatial structure varying in height can be easily grasped.

6 stellt eine Wand 13 mit einem davor befindlichen Objekt 14, beispielsweise einer Bücherwand, dar. Wird die Wand 13 mit dem Objekt 14 mit einem Kamerasystem 15 aus drei verschiedenen Blickwinkeln fotografisch aufgenommen, so ergeben sich drei den Blickwinkeln jeweils zugeordnete Bildaufnahmen 16, 17 und 18. Durch Parallaxevergleich der Bildaufnahmen 16, 17 und 18 kann dann der Bereich des Objekts 14 in den Bildaufnahmen 16, 17 und 18 identifiziert werden, um diesen Bereich bei Ermittlung der Textur 19 für die Wand 13 als Loch auszusparen. 6 shows a wall 13 with an object 14 in front of it, for example a wall of books. If the wall 13 with the object 14 is photographed with a camera system 15 from three different perspectives, then three images 16, 17 and 18 are obtained that are assigned to the perspectives By comparing the parallax of the images 16, 17 and 18, the area of the object 14 can then be identified in the images 16, 17 and 18 in order to leave out this area as a hole when determining the texture 19 for the wall 13.

Claims (14)

Verfahren zur Messdatenauswertung mit folgenden Verfahrensschritten: a) Vermessung eines Raums (01, 06) mit einem Messsystem, insbesondere mit einem Lasermesssystem, wobei mit dem Messsystem ein Messstrahl ausgesendet wird, und wobei für jeden Messpunkt (04) am Boden (02) des Raums (01, 06), an der Decke des Raums (01, 06) und an den Wänden (03) des Raums (01, 06), an dem der Messstrahl reflektiert wird, die dreidimensionalen Raumkoordinaten des Messpunkts (04) in einer Rohdaten-Datenbank abgespeichert werden, und wobei für jeden Messpunkt eines Objekts (14) im Raum, an dem der Messstrahl reflektiert wird, die dreidimensionalen Raumkoordinaten des Messpunkts in der Rohdaten-Datenbank abgespeichert werden; b) Bestimmung der Bodenebene oder der Deckenebene des Raums (01, 06) durch Analyse der in der Rohdaten-Datenbank abgespeicherten Messpunkte (04); c) Definition von mehreren Messebenen (07, 08, 09), die in unterschiedlichen Höhen parallel zur Bodenebene oder zur Deckenebene verlaufen; d) Extraktion der Messpunkte aus der Rohdaten-Datenbank, die jeweils innerhalb eines parallel zu den Messebenen (07, 08, 09) verlaufenden Messbandes mit vorbestimmter Höhe liegen; e) Umwandlung der selektierten, jeweils in einem Messband liegenden Messpunkte (04) in zumindest einen der Höhe des Messbandes zugeordneten Linienzug (05, 10, 11, 12) und Vergleich der den unterschiedlichen Höhen des Raums (01, 06) zugeordneten Linienzüge (05, 10, 11, 12) miteinander und Kategorisierung der Linienzugabschnitte, die in allen Höhen des Raums (01, 06) parallel zueinander verlaufen, als Wandschnitte; f) Abspeicherung der Linienzüge (05, 10, 11, 12) als unterschiedlichen Höhen zugeordnete vektorisierte Schnitte der Wände (03) des Raums (01, 06) und der im Raum (01, 06) befindlichen Objekte (14).Process for evaluating measurement data with the following process steps: a) Measurement of a room (01, 06) with a measuring system, in particular with a laser measuring system, with a measuring beam being emitted with the measuring system, and with for each measuring point (04) on the floor (02) of the room (01, 06). the ceiling of the room (01, 06) and on the walls (03) of the room (01, 06) on which the measuring beam is reflected, the three-dimensional spatial coordinates of the measuring point (04) are stored in a raw data database, and wherein for every measurement point of an object (14) in space at which the measurement beam is reflected, the three-dimensional spatial coordinates of the measurement point are stored in the raw data database; b) determining the floor level or the ceiling level of the room (01, 06) by analyzing the measurement points (04) stored in the raw data database; c) definition of several measurement levels (07, 08, 09) which run at different heights parallel to the floor level or to the ceiling level; d) extraction of the measurement points from the raw data database, each of which lies within a measurement band with a predetermined height running parallel to the measurement planes (07, 08, 09); e) Conversion of the selected measuring points (04), each located in a measuring tape, into at least one line (05, 10, 11, 12) assigned to the height of the measuring tape and comparison of the lines (05 , 10, 11, 12) with each other and categorization of the polyline sections that run parallel to each other at all heights of the room (01, 06) as wall sections; f) storage of the polylines (05, 10, 11, 12) as vectorized sections of the walls (03) of the room (01, 06) and of the objects (14) located in the room (01, 06) associated with different heights. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Linienzugabschnitte, die nicht als Wandschnitte kategorisiert wurden, als Objektschnitte kategorisiert werden.procedure after claim 1 , characterized in that polyline sections that have not been categorized as wall sections are categorized as object sections. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus den als Wandschnitte kategorisierten Linienzugabschnitten ein unter Einbeziehung der Bodenebene oder der Deckenebene vektorisiertes 3D-Modell des Raums (01, 06) abgeleitet wird.procedure after claim 1 or 2 , characterized in that from the polyline sections categorized as wall sections, one under one relation to the floor level or the ceiling level vectorized 3D model of the room (01, 06) is derived. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Rohdaten-Datenbank gespeicherten Messpunkte (04) mit dem 3D-Modell des Raums verglichen werden, wobei alle Messpunkte (04) mit einem ein vorgegebenes Maß überschreitenden Abstand zum 3D-Modell entfernt werden, und wobei die verbleibenden Messpunkte in einer Raummodell-Datenbank gespeichert werden.procedure after claim 3 , characterized in that the measuring points (04) stored in the raw data database are compared with the 3D model of the room, all measuring points (04) with a distance from the 3D model exceeding a predetermined dimension being removed, and the remaining ones being removed Measurement points are stored in a spatial model database. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Rohdaten-Datenbank gespeicherten Messpunkte (04) mit dem 3D-Modell des Raums verglichen werden, wobei alle Messpunkte (04) mit einem ein vorgegebenes Maß unterschreitenden Abstand zum 3D-Modell entfernt werden, und wobei die verbleibenden Messpunkte in einer Objektmodell-Datenbank gespeichert werden.procedure after claim 3 or 4 , characterized in that the measuring points (04) stored in the raw data database are compared with the 3D model of the room, all measuring points (04) with a distance below a predetermined dimension from the 3D model being removed, and the remaining ones being removed Measurement points are stored in an object model database. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die als Objektschnitte kategorisierten Linienzugabschnitte durch Clusterbildung einzelnen Objekten (14) zugeordnet werden, wobei für jedes Objekt (14) ein vektorisiertes 3D-Modell des Bestandes an im Raum (01, 06) befindlichen Objekten (14) abgeleitet wird.Procedure according to one of claims 2 until 5 , characterized in that the polyline sections categorized as object sections are assigned to individual objects (14) by clustering, a vectorized 3D model of the stock of objects (14) located in the room (01, 06) being derived for each object (14). Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bodennahe Objektschnitte als Möbelschnitte kategorisiert werden, wobei aus den Möbelschnitten vektorisierte 3D-Modelle der im Raum (01, 06) befindlichen Möbel abgeleitet werden und/oder dass deckennahe Objektschnitte als Deckenobjektschnitte kategorisiert werden, wobei aus den Deckenobjektschnitten vektorisierte 3D-Modelle der im Raum (01, 06) befindlichen Deckenobjekte abgeleitet werden.Procedure according to one of claims 2 until 6 , characterized in that object sections close to the floor are categorized as furniture sections, with vectorized 3D models of the furniture located in the room (01, 06) being derived from the furniture sections and/or in that object sections close to the ceiling are categorized as ceiling object sections, with vectorized 3D models being derived from the ceiling object sections Models of the ceiling objects located in the room (01, 06) can be derived. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für die einem Objekt (14) in unterschiedlichen Höhen zugeordneten Objektschnitte jeweils der Flächeninhalt berechnet wird, wobei die verschiedenen Flächeninhalte des Objekts (14) als ein das Objekt charakterisierender Objektvektor abgespeichert werden, und wobei der Objektvektor mit verschiedenen in einer Referenzdatenbank gespeicherten Objektvektoren bekannter Objekte verglichen wird, um das Objekt (14) zu identifizieren.Procedure according to one of claims 2 until 7 , characterized in that the area is calculated for the object sections assigned to an object (14) at different heights, the different areas of the object (14) being stored as an object vector characterizing the object, and the object vector being stored with different ones in a reference database stored object vectors of known objects to identify the object (14). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass während der Vermessung des Raums mit dem Messsystem Bildaufnahmen der Wände des Raums mit einem Kamerasystem (15) angefertigt werden, wobei die Bildaufnahmen (16, 17, 18) bei der Darstellung des vektorisierten Raums als Textur (19) auf die Wände des 3D-Modells projiziert werden.Procedure according to one of Claims 1 until 8th , characterized in that during the measurement of the room with the measuring system, images of the walls of the room are made with a camera system (15), the images (16, 17, 18) when representing the vectorized space as a texture (19) on the Walls of the 3D model are projected. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Raum mehrere Bildaufnahmen aus unterschiedlichen Aufnahmewinkeln mit dem Kamerasystem (15) angefertigt werden, wobei durch Parallaxevergleich zwischen den Bildaufnahmen (16, 17, 18) die in den Bildaufnahmen (16, 17, 18) enthaltenen Objekte (14) aus der Textur (19) entfernt werden, und wobei die durch Entfernung der Objekte (14) aus der Textur (19) entstandenen Löcher mit der umgebenden Textur (19) aufgefüllt werden.procedure after claim 9 , characterized in that for each room several images are taken from different recording angles with the camera system (15), with the objects (14 ) are removed from the texture (19), and the holes created by removing the objects (14) from the texture (19) are filled with the surrounding texture (19). Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die vektorisierten 3D-Modelle des Bestandes an im Raum (01, 06) befindlichen Objekten (14) auf die Bildaufnahmen (16, 17, 18) projiziert werden, wobei die Projektionsflächen der Objekte (14) aus der Textur (19) entfernt werden, und wobei die durch Entfernung der Projektionsflächen aus der Textur (19) entstandenen Löcher mit der umgebenden Textur (19) aufgefüllt werden.procedure after claim 9 , characterized in that the vectorized 3D models of the stock of objects (14) located in the room (01, 06) are projected onto the images (16, 17, 18), the projection surfaces of the objects (14) from the texture ( 19) are removed, and the holes created by removing the projection surfaces from the texture (19) are filled with the surrounding texture (19). Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildaufnahmen (16, 17, 18) für jede Wand des Raums mit einer Bildanalyseeinrichtung analysiert werden, wobei durch die Bildanalyse wandnahe Objekte, insbesondere Steckdosen, Lichtschalter, Fenster und/oder Türen, in den Bildaufnahmen identifiziert werden, und wobei die identifizierten wandnahen Objekte bei der Darstellung des vektorisierten Raums auf die Textur (19) projiziert werden.Procedure according to one of claims 9 until 11 , characterized in that the images (16, 17, 18) for each wall of the room are analyzed with an image analysis device, objects close to the wall, in particular sockets, light switches, windows and/or doors, being identified in the images by the image analysis, and the identified objects close to the wall being projected onto the texture (19) when the vectorized space is represented. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Vermessung des Raums (01, 06) mit dem Messsystem für jeden Messpunkt (04) der Reflektionswinkel, mit dem der Messstrahl reflektiert wird, gemessen und gespeichert wird, wobei zur Bestimmung des Bodens (02) oder der Decke des Raums (01, 06) alle Messpunkte (04) aus der Rohdaten-Datenbank selektiert werden, die einen einer Horizontalfläche zugeordneten Reflektionswinkel aufweisen, und wobei in den selektierten Messpunkten zwei Flächen als Boden (02) und Decke identifiziert werden, die nahezu einen gleichen Flächeninhalt aufweisen.Procedure according to one of Claims 1 until 12 , characterized in that when measuring the room (01, 06) with the measuring system, the reflection angle at which the measuring beam is reflected is measured and stored for each measuring point (04), with the determination of the floor (02) or the ceiling of the room (01, 06) all measuring points (04) are selected from the raw data database that have a reflection angle assigned to a horizontal surface, and in the selected measuring points two surfaces are identified as floor (02) and ceiling, which are almost the same have surface area. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Vermessung des Raumes (01, 06) mit dem Messsystem für jeden Messpunkt der Reflektionswinkel, mit dem der Messstrahl reflektiert wird, gemessen und gespeichert wird, wobei zur Bestimmung einer Treppe alle Messpunkte (04) aus der Rohdaten-Datenbank selektiert werden, die einen einer Stufenfläche zugeordneten Reflektionswinkel aufweisen, und wobei in den selektierten Messpunkten mehrere Flächen als Treppe identifiziert werden, die nahezu den gleichen Flächeninhalt aufweisen.Procedure according to one of Claims 1 until 13 , characterized in that when measuring the room (01, 06) with the measuring system for each measuring point of the reflection angle with which the measuring beam is reflected, measured and stored, with all measuring points (04) from the raw data to determine a staircase Database are selected that have a Stu Have the reflection angle assigned to the surface of the window, and where in the selected measuring points several surfaces are identified as stairs that have almost the same surface area.
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