DE102020117059A1 - System for processing georeferenced 3D point clouds and method for generating georeferenced 3D point clouds - Google Patents
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Abstract
Es wird ein System (100) zum Verarbeiten georeferenzierter 3D-Punktwolken beschrieben mit einer Objekterkennungsvorrichtung (110), die dazu eingerichtet ist, in einer ersten georeferenzierten 3D-Punktwolke eine erstes vorbestimmtes Objekt zu erkennen, einer Extraktionsvorrichtung (120), die dazu eingerichtet ist, aus der ersten georeferenzierten 3D-Punktwolke erdbezogene Koordinaten des ersten erkannten Objekts zu extrahieren, und einer Berechnungsvorrichtung (130), die dazu eingerichtet ist, basierend auf den erdbezogenen Koordinaten des ersten erkannten Objekts Maße des ersten erkannten Objekts zu berechnen. Die erste georeferenzierte 3D-Punktwolke repräsentiert eine Aufnahme eines Grabens, und das erste vorbestimmte Objekt ist eine Leitung und/oder ein Bauteil zur Strom-, Gas-, Wasser-, Fernwärme- oder Kommunikationsversorgung. A system (100) for processing georeferenced 3D point clouds is described with an object recognition device (110), which is configured to recognize a first predetermined object in a first georeferenced 3D point cloud, an extraction device (120), which is configured to do so to extract earth-related coordinates of the first recognized object from the first georeferenced 3D point cloud, and a calculation device (130) which is configured to calculate dimensions of the first recognized object based on the earth-related coordinates of the first recognized object. The first georeferenced 3D point cloud represents a recording of a trench, and the first predetermined object is a line and / or a component for the supply of electricity, gas, water, district heating or communication.
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein System zum Verarbeiten georeferenzierter 3D-Punktwolken und ein Verfahren zum Erzeugen georeferenzierter 3D-Punktwolken. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung derartige Systeme und Verfahren bei denen die georeferenzierten 3D-Punktwolken Aufnahmen eines Grabens und in dem Graben verlegte Leitungen und/oder Bauteile zur Strom-, Gas-, Wasser-, Fernwärme- und/oder Kommunikationsversorgung repräsentieren.The present disclosure relates to a system for processing georeferenced 3D point clouds and a method for generating georeferenced 3D point clouds. In particular, the present disclosure relates to such systems and methods in which the georeferenced 3D point clouds represent recordings of a trench and lines and / or components laid in the trench for electricity, gas, water, district heating and / or communication supply.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Unternehmen der Versorgungsindustrie, wie zum Beispiel Telekommunikationsinfrastruktur, Wasserversorgung, Abwasserentsorgung, Gasversorgung und Stromversorgung bereitstellende Unternehmen, müssen ständig neue Leitungen verlegen bzw. vorhandene Leitungen austauschen. Solche Leitungen werden oft unter dem Boden verlegt. Dazu wird ein Graben ausgehoben, die Leitung verlegt und der Graben wieder geschlossen.Companies in the utility industry, such as telecommunications infrastructure, water supply, sewage disposal, gas supply and power supply companies, have to constantly lay new lines or replace existing lines. Such lines are often laid under the ground. To do this, a trench is dug, the line laid and the trench closed again.
In Deutschland sind Gräben für Abwasserleitungen und -kanäle in der Norm DIN EN 1610 und Gräben für alle übrigen Leitungen in der Norm DIN 4124 beschrieben. Um den allgemeinen Dokumentationspflichten nachzukommen, ist jedes Unternehmen verpflichtet, verlegte Leitungen zentimetergenau zu dokumentieren. In Deutschland sind die Anforderungen an die Netzdokumentation in Versorgungsunternehmen beispielsweise in der Technischen Regel „DVGW-Arbeitsblatt GW
Eine Dokumentation bei einem neuen Hausanschluss kann wie folgt ablaufen: Eine Privatperson baut ein neues Haus und beauftragt einen Verteilnetzbetreiber einen Strom-Hausanschluss zu legen. Eine Tiefbaufirma hebt einen Kabelgraben aus und verlegt darin ein Niederspannungskabel. Das in dem Kabelgraben verlegte Kabel wird mit Zollstock/Maßband eingemessen, in einer Handskizze notiert, digital gescannt und per Email an den Verteilnetzbetreiber gesendet. Diese Vorgehensweise hat jedoch den Nachteil langer Prozesslaufzeiten, möglicher Medienbrüche, ungenauer Zeichnungen, fehlender Angaben zu Bauteilen und Rückfragen zwischen Einmessenden und Tiefbaufirma bzw. Verteilnetzbetreiber und Tiefbaufirma.A new house connection can be documented as follows: A private person builds a new house and instructs a distribution network operator to set up an electricity house connection. A civil engineering company is digging a cable trench and laying a low-voltage cable in it. The cable laid in the cable trench is measured with a folding rule / tape measure, noted in a hand sketch, digitally scanned and sent to the distribution network operator by email. However, this approach has the disadvantage of long process runtimes, possible media breaks, inaccurate drawings, missing information on components and queries between the surveyor and civil engineering company or distribution network operator and civil engineering company.
Eine Dokumentation einer neuen Netztrasse kann wie folgt ablaufen: Ein Verteilnetzbetreiber erschließt ein Neubaugebiet für das eine neue Mittelspannungsleitung verlegt werden muss. Eine Tiefbaufirma hebt einen Kabelgraben aus und verlegt darin die Mittelspannungsleitung. Die Einmessung der Mittelspannungsleitung kann wie bei dem Hausanschluss mit Zollstock und Maßband und den vorstehend beschriebenen Nachteilen erfolgen. Es kann auch ein Vermessungsingenieur beauftragt werden, der eine Global Positioning System- (GPS) unterstützte Einmessung ausführt. Eine Beauftragung eines Vermessungsingenieurs hat jedoch den Nachteil hoher Kosten, teilweise weiter Anfahrtswege und einen umfangreichen Terminabstimmungsbedarf.A new network route can be documented as follows: A distribution network operator develops a new building area for which a new medium-voltage line has to be laid. A civil engineering company is digging a cable trench and laying the medium-voltage line in it. The measurement of the medium-voltage line can be carried out as with the house connection with a yardstick and tape measure and the disadvantages described above. A surveyor can also be commissioned to carry out a Global Positioning System (GPS)-assisted survey. However, hiring a surveyor has the disadvantage of high costs, sometimes long journeys and the need for extensive appointments.
Die Druckschrift
KURZER ABRISSSHORT SUMMARY
Der vorliegenden Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zum Verarbeiten georeferenzierter 3D-Punktwolken und ein Verfahren zum Erzeugen georeferenzierter 3D-Punktwolken bereitzustellen, welche auf einfache Weise eine Dokumentation von in einem Graben verlegter Leitungen und/oder Bauteilen zur Strom-, Gas-, Wasser-, Fernwärme- und/oder Kommunikationsversorgung ermöglichen.The present disclosure is based on the object of providing a system for processing geo-referenced 3D point clouds and a method for generating geo-referenced 3D point clouds which, in a simple manner, provide documentation of lines and / or components laid in a trench for electricity, gas, Enable water, district heating and / or communication supply.
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein System zum Verarbeiten georeferenzierter 3D-Punktwolken vorgeschlagen, das eine Objekterkennungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, in einer ersten georeferenzierten 3D-Punktwolke eine erstes vorbestimmtes Objekt zu erkennen, eine Extraktionsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, aus der ersten georeferenzierten 3D-Punktwolke erdbezogene Koordinaten des ersten erkannten Objekts zu extrahieren, und eine Berechnungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, basierend auf den erdbezogenen Koordinaten des ersten erkannten Objekts Maße des ersten erkannten Objekts zu berechnen, umfasst. Die erste georeferenzierte 3D-Punktwolke repräsentiert eine Aufnahme eines Grabens und das erste vorbestimmte Objekt ist eine Leitung und/oder ein Bauteil zur Strom-, Gas-, Wasser-, Fernwärme- oder Kommunikationsversorgung.According to a first aspect, a system for processing georeferenced 3D point clouds is proposed, which includes an object recognition device that is configured to recognize a first predetermined object in a first georeferenced 3D point cloud, an extraction device that is configured to extract from the first georeferenced 3-D point cloud to extract earth-related coordinates of the first recognized object, and a calculation device which is configured to calculate dimensions of the first recognized object based on the earth-related coordinates of the first recognized object. The first georeferenced 3D point cloud represents a recording of a trench and the first predetermined object is a line and / or a component for the supply of electricity, gas, water, district heating or communication.
Bei dem System zum Verarbeiten georeferenzierter 3D-Punktwolken kann es sich um einen Rechner, einen Webserver, einen Cloudserver oder jede andere Art von Recheneinheit mit einem Prozessor zum Ausführen von Programmen und Algorithmen, und einer Speichervorrichtung zum Lesen und Speichern von Programmen und Daten handeln. Insbesondere müssen sich die Vorrichtungen und Elemente des Systems zum Verarbeiten georeferenzierter 3D-Punktwolken nicht in der gleichen Recheneinheit befinden sondern können in verschiedenen Netzknoten installiert sein, welche über ein Kommunikationsnetz (beispielsweise das Internet) in Kommunikationsverbindung stehen. So kann es sich bei der Objekterkennungsvorrichtung und/oder der Extraktionsvorrichtung beispielsweise um eine auf einem Cloudserver laufende Künstliche-Intelligenz-Plattform (zum Beispiel Microsoft Azure) handeln, die über das Internet mit den anderen Vorrichtungen des Systems zum Verarbeiten georeferenzierter 3D-Punktwolken in Kommunikationsverbindung steht. Die Künstliche-Intelligenz-Plattform kann ferner ein Maschinenlernmodul zum Lernen von Objekterkennungsmodellen umfassen. Dabei lösen lernfähige Algorithmen die georeferenzierte 3D-Punktwolke in kleine Bestandteile auf und suchen nach vorbestimmten Mustern in den Daten.The system for processing georeferenced 3D point clouds can be a computer, a web server, a cloud server or any other type of computing unit with a processor for executing programs and algorithms, and a storage device for reading and storing programs and data. In particular, the devices and Elements of the system for processing georeferenced 3D point clouds are not located in the same processing unit but can be installed in different network nodes which are in communication via a communication network (for example the Internet). For example, the object recognition device and / or the extraction device can be an artificial intelligence platform (for example Microsoft Azure) running on a cloud server, which is in communication via the Internet with the other devices in the system for processing georeferenced 3D point clouds stands. The artificial intelligence platform can furthermore comprise a machine learning module for learning object recognition models. Learning algorithms break down the georeferenced 3D point cloud into small components and search for predetermined patterns in the data.
Bei der georeferenzierten 3D-Punktwolke handelt es sich um eine Menge von Punkten eines Vektorraums in einem erdbezogenen Koordinatensystem (x-, y-, z-Werte). Mit jedem Punkt können Attribute, wie z.B. eine geometrische Normale, ein Farbwert (RGB), eine Lichtintensität, eine Messgenauigkeit, etc., verknüpft sein.The georeferenced 3D point cloud is a set of points in vector space in an earth-related coordinate system (x, y, z values). Attributes such as a geometric normal, a color value (RGB), a light intensity, a measurement accuracy, etc., can be linked to each point.
Die Objekterkennung durch die Objekterkennungsvorrichtung kann insbesondere Verfahren einer Merkmalsextraktion, einer Merkmalsreduktion bzw. Merkmalsselektion und einer Klassifikation umfassen. Dazu kann in der ersten georeferenzierten 3D-Punktwolke nach vorher festgelegten Merkmalen gesucht werden. Die vorher festgelegten Merkmale können beispielsweise Kanten, Ecken, Farbe und/oder Reflektanz umfassen. Anschließend können die festgelegten Merkmale zur Extraktion in einen Attributraum (bzw. Merkmals- oder Eigenschaftsraum) transferiert werden. Der Attributraum steht dabei in keiner Verbindung mit der georeferenzierten 3D-Punktwolke, sondern enthält nur die extrahierten Merkmale. Wenn die Merkmale im Attributraum vorhanden sind, können sie mit Merkmalen von vorbestimmten Objekten verglichen werden. Die vorbestimmten Objekte können beispielsweise in einer Datenbank gespeichert sein. Es ist auch möglich, dass die Erkennung der vorbestimmten Objekte in einem Künstliche-Intelligenz-Modul angelernt wird. So können beispielsweise Erkennungsmodelle von Kabeln, Leitungen, Muffen, Anbauschellen oder Speedpipes in einem Künstliche-Intelligenz-Modul angelernt und von der Objekterkennungsvorrichtung erkannt werden.The object recognition by the object recognition device can in particular include methods of feature extraction, feature reduction or feature selection and classification. For this purpose, previously defined features can be searched for in the first georeferenced 3D point cloud. The predetermined features can include, for example, edges, corners, color and / or reflectance. The specified features can then be transferred to an attribute space (or feature or property space) for extraction. The attribute space is not connected to the georeferenced 3D point cloud, but only contains the extracted features. If the features are present in the attribute space, they can be compared with features of predetermined objects. The predetermined objects can be stored in a database, for example. It is also possible that the recognition of the predetermined objects is learned in an artificial intelligence module. For example, recognition models of cables, lines, sleeves, mounting clamps or speed pipes can be learned in an artificial intelligence module and recognized by the object recognition device.
Vor dem Erkennen des erstes vorbestimmten Objekts durch die Objekterkennungsvorrichtung in der ersten georeferenzierten 3D-Punktwolke kann eine Vorverarbeitung der ersten georeferenzierten 3D-Punktwolke zur Reduzierung von Aufnahmestörungen erfolgen.Before the first predetermined object is recognized by the object recognition device in the first georeferenced 3D point cloud, preprocessing of the first georeferenced 3D point cloud can take place in order to reduce recording disturbances.
Ist das erste vorbestimmte Objekt durch die Objekterkennungsvorrichtung in der ersten georeferenzierten 3D-Punktwolke erkannt, so extrahiert die Extraktionsvorrichtung aus der ersten georeferenzierten 3D-Punktwolke erdbezogene Koordinaten des ersten erkannten Objekts, und die Berechnungsvorrichtung berechnet, basierend auf den erdbezogenen Koordinaten des ersten erkannten Objekts, Maße des ersten erkannten Objekts. Beispielsweise wird als erstes erkanntes Objekt ein Mittelspannungskabel erkannt, die Berechnungsvorrichtung berechnet Länge und Durchmesser des Mittelspannungskabels und die Extraktionsvorrichtung liefert die erdbezogen Koordinaten des Mittelspannungskabels.If the first predetermined object is recognized by the object recognition device in the first georeferenced 3D point cloud, the extraction device extracts earth-related coordinates of the first recognized object from the first georeferenced 3D point cloud, and the calculation device calculates, based on the earth-related coordinates of the first recognized object, Dimensions of the first detected object. For example, a medium-voltage cable is recognized as the first object recognized, the calculation device calculates the length and diameter of the medium-voltage cable and the extraction device supplies the earth-related coordinates of the medium-voltage cable.
Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Offenbarung kann die Objekterkennungsvorrichtung dazu eingerichtet sein, in einer zweiten georeferenzierten 3D-Punktwolke ein zweites vorbestimmtes Objekt zu erkennen, die Extraktionsvorrichtung dazu eingerichtet sein, aus der zweiten georeferenzierten 3D-Punktwolke erdbezogene Koordinaten des zweiten erkannten Objekts zu extrahieren, die erste georeferenzierte 3D-Punktwolke und die zweite georeferenzierte 3D-Punktwolke den gleichen oder einen sich überschneidenden Bereich des Grabens repräsentieren, das zweite vorbestimmte Objekt eine Leitung und/oder ein Bauteil zur Strom-, Gas-, Wasser-, Fernwärme- oder Kommunikationsversorgung sein, die erste georeferenzierte 3D-Punktwolke das erste vorbestimmte Objekt und das zweite vorbestimmte Objekt umfassen, die zweite georeferenzierte 3D-Punktwolke das zweite vorbestimmte Objekt jedoch nicht das erste vorbestimmte Objekt umfassen, und die Objekterkennungsvorrichtung dazu eingerichtet sein, das zweite vorbestimmte Objekt in der zweiten georeferenzierten 3D-Punktwolke zeitlich vor dem ersten vorbestimmten Objekt in der ersten georeferenzierten 3D-Punktwolke zu erkennen.According to a development of the present disclosure, the object recognition device can be configured to recognize a second predetermined object in a second georeferenced 3D point cloud, the extraction device can be configured to extract earth-related coordinates of the second recognized object from the second georeferenced 3D point cloud the first georeferenced 3D point cloud and the second georeferenced 3D point cloud represent the same or an overlapping area of the trench, the second predetermined object can be a line and / or a component for the supply of electricity, gas, water, district heating or communication, the first georeferenced 3D point cloud include the first predetermined object and the second predetermined object, the second georeferenced 3D point cloud include the second predetermined object but not the first predetermined object, and the object recognition device can be configured to use the second to recognize predetermined object in the second georeferenced 3D point cloud in time before the first predetermined object in the first georeferenced 3D point cloud.
Wenn ein Graben ausgehoben wurde können sich in dem Graben schon Leitungen und/oder Bauteile zur Strom-, Gas-, Wasser-, Fernwärme- oder Kommunikationsversorgung befinden. In diesem Fall betrifft die zweite georeferenzierte 3D-Punktwolke eine Aufnahme des Grabens bevor neue Leitungen und/oder Bauteile zur Strom-, Gas-, Wasser-, Fernwärme- oder Kommunikationsversorgung in dem Graben verlegt wurden und die erste georeferenzierte 3D-Punktwolke repräsentiert eine Aufnahme des Grabens nachdem neue Leitungen und/oder Bauteile zur Strom-, Gas-, Wasser-, Fernwärme- oder Kommunikationsversorgung in dem Graben verlegt wurden. Folglich umfasst die zweite georeferenzierte 3D-Punktwolke das zweite vorbestimmte Objekt (beispielsweise ein Glasfaserkabel) und die erste georeferenzierte 3D-Punktwolke das erste vorbestimmte Objekt und das zweite vorbestimmte Objekt (beispielsweise ein Glasfaserkabel und ein Niederspannungskabel).When a trench has been dug, there may already be lines and / or components for electricity, gas, water, district heating or communication supply in the trench. In this case, the second georeferenced 3D point cloud relates to a recording of the trench before new lines and / or components for electricity, gas, water, district heating or communication supply were laid in the trench, and the first georeferenced 3D point cloud represents a recording of the trench after new lines and / or components for electricity, gas, water, district heating or communication supply have been laid in the trench. Consequently, the second georeferenced 3D point cloud comprises the second predetermined object (for example a fiber optic cable) and the first georeferenced 3D point cloud comprises the first predetermined object and the second predetermined object (for example a fiber optic cable and a low voltage cable).
Zur vereinfachten Bestimmung der Maße von in dem Graben schon verlegten Leitungen und/oder Bauteile zur Strom-, Gas-, Wasser-, Fernwärme- oder Kommunikationsversorgung kann die Berechnungsvorrichtung dazu eingerichtet sein, basierend auf den erdbezogenen Koordinaten des zweiten erkannten Objekts Maße des zweiten erkannten Objekts zu berechnen.For the simplified determination of the dimensions of lines and / or components already laid in the trench for electricity, gas, water, district heating or communication supply, the calculation device can be set up to recognize dimensions of the second recognized object based on the earth-related coordinates of the second recognized object Object to calculate.
Zur einfacheren und genaueren Erkennung von Objekten in der ersten georeferenzierten 3D-Punktwolke kann die Objekterkennungsvorrichtung bereits in der zweiten georeferenzierten 3D-Punktwolke erkannte Objekte berücksichtigen. So kann die Objekterkennungsvorrichtung dazu eingerichtet sein, basierend auf dem zweiten erkannten Objekt in der zweiten georeferenzierten 3D-Punktwolke und/oder den extrahierten erdbezogenen Koordinaten des zweiten erkannten Objekts das zweite erkannte Objekt in der ersten georeferenzierten 3D-Punktwolke zu erkennen. Beispielsweise kann die Objekterkennungsvorrichtung vor der Erkennung eines Objekts in der ersten georeferenzierten 3D-Punktwolke bereits das zweite erkannte Objekt in der ersten georeferenzierten 3D-Punktwolke markieren.For easier and more precise detection of objects in the first georeferenced 3D point cloud, the object recognition device can take into account objects already recognized in the second georeferenced 3D point cloud. Thus, the object recognition device can be set up to recognize the second recognized object in the first georeferenced 3D point cloud based on the second recognized object in the second georeferenced 3D point cloud and / or the extracted earth-related coordinates of the second recognized object. For example, the object recognition device can already mark the second recognized object in the first georeferenced 3D point cloud before recognizing an object in the first georeferenced 3D point cloud.
Zur Verbesserung einer Objekterkennungsgenauigkeit in der ersten georeferenzierten 3D-Punktwolke kann die Objekterkennungsvorrichtung dazu eingerichtet sein, basierend auf dem zweiten erkannten Objekt in der zweiten georeferenzierten 3D-Punktwolke und den extrahierten erdbezogenen Koordinaten des zweiten erkannten Objekts die erdbezogenen Koordinaten des zweiten erkannten Objekts in der ersten georeferenzierten 3D-Punktwolke zu verifizieren.To improve an object recognition accuracy in the first georeferenced 3D point cloud, the object recognition device can be set up to use the second recognized object in the second georeferenced 3D point cloud and the extracted earth-related coordinates of the second recognized object to use the earth-related coordinates of the second recognized object in the first Verify georeferenced 3D point cloud.
Die Objekterkennungsvorrichtung kann ferner dazu eingerichtet sein, zum Erkennen des ersten vorbestimmten Objekts ein von einem Künstliche-Intelligenz-Modul erzeugtes Erkennungsmodell zu verwenden. Bei dem Künstliche-Intelligenz-Modul kann es sich beispielsweise um eine Plattform für Künstliche Intelligenz (KI) und Maschinenlernen (ML) handeln, welche über das Internet mit der Objekterkennungsvorrichtung in Verbindung steht. So kann zur Verbesserung der Erkennungsgenauigkeit das Künstliche-Intelligenz-Modul mit Daten, Bildern und Modellen von Leitungen und/oder Bauteile zur Strom-, Gas-, Wasser-, Fernwärme- oder Kommunikationsversorgung trainiert, getestet und validiert werden. Es können auch Objekterkennungsergebnisse von der Objekterkennungsvorrichtung an das Künstliche-Intelligenz-Modul gesendet werden.The object recognition device can furthermore be set up to use a recognition model generated by an artificial intelligence module to recognize the first predetermined object. The artificial intelligence module can be, for example, a platform for artificial intelligence (KI) and machine learning (ML), which is connected to the object recognition device via the Internet. In order to improve the detection accuracy, the artificial intelligence module can be trained, tested and validated with data, images and models of lines and / or components for electricity, gas, water, district heating or communication supply. Object recognition results can also be sent from the object recognition device to the artificial intelligence module.
Das System kann ferner eine Evaluierungsvorrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, die Erkennung des ersten vorbestimmten Objekts in der ersten georeferenzierten 3D-Punktwolke durch die Objekterkennungsvorrichtung zu evaluieren und ein Evaluierungsergebnis zum Trainieren des Erkennungsmodells an das Künstliche-Intelligenz-Modul zu senden. Beispielsweise kann in dem System eine Nutzerschnittstelle vorgesehen sein, über die ein Nutzer angeben kann, ob die Objekterkennungsvorrichtung das erste vorbestimmte Objekt korrekt in der ersten georeferenzierten 3D-Punktwolke erkannt hat oder nicht, und diese Angabe zum Trainieren des Erkennungsmodells an das Künstliche-Intelligenz-Modul senden.The system can further comprise an evaluation device which is set up to evaluate the recognition of the first predetermined object in the first georeferenced 3D point cloud by the object recognition device and to send an evaluation result to the artificial intelligence module for training the recognition model. For example, a user interface can be provided in the system, via which a user can indicate whether or not the object recognition device has correctly recognized the first predetermined object in the first georeferenced 3D point cloud, and this information is sent to the artificial intelligence to train the recognition model. Send module.
Das System kann des Weiteren eine Dokumentationsvorrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, das erste vorbestimmte Objekt zusammen mit den Maßen des ersten erkannten Objekts in einer Datei zu speichern. Gemäß dieser Ausführungsform kann aus der ersten georeferenzierten 3D-Punktwolke automatisch eine georeferenzierte Bauteilliste erzeugt und in einer Datei gespeichert werden. In der Datei oder einem Ordner der Datei können ferner die georeferenzierte 3D-Punktwolke des eingemessenen Grabens, ein 2D-Plan des eingemessenen Grabens und/oder eine Bilddatei des eingemessenen Grabens gespeichert werden.The system can furthermore comprise a documentation device which is set up to store the first predetermined object together with the dimensions of the first recognized object in a file. According to this embodiment, a georeferenced component list can be automatically generated from the first georeferenced 3D point cloud and saved in a file. The georeferenced 3D point cloud of the measured trench, a 2D plan of the measured trench and / or an image file of the measured trench can also be stored in the file or in a folder of the file.
Zur Verbesserung einer Erkennungsrate der Objekterkennungsvorrichtung kann das System ferner eine Verarbeitungsvorrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, aus der ersten georeferenzierten 3D-Punktwolke 3D-Punkte zu entfernen, die Erde und/oder Steine repräsentieren, welche das erste erkannte Objekte bedecken. To improve a recognition rate of the object recognition device, the system can further comprise a processing device that is configured to remove 3D points from the first georeferenced 3D point cloud that represent earth and / or stones that cover the first recognized object.
Nachdem der Graben ausgehoben wurde sind darin bereits verlegte Leitungen und/oder Bauteile zur Strom-, Gas-, Wasser-, Fernwärme- oder Kommunikationsversorgung oft zumindest teilweise mit Erdreich oder Steinen bedeckt. Die Verarbeitungsvorrichtung erkennt das Erdreich und die Steine in der ersten bzw. der zweiten georeferenzierten 3D-Punktwolke und entfernt entsprechende Punkte in der ersten bzw. der zweiten georeferenzierten 3D-Punktwolke. Anschließend werden fehlende Punkte nicht aufgenommener Teile der Leitungen und/oder Bauteile zur Strom-, Gas-, Wasser-, Fernwärme- oder Kommunikationsversorgung von der Verarbeitungsvorrichtung in der 3D-Punktwolke passend ergänzt.After the trench has been dug, lines and / or components that have already been laid in it for electricity, gas, water, district heating or communication supply are often at least partially covered with soil or stones. The processing device recognizes the soil and the stones in the first and the second georeferenced 3D point cloud and removes corresponding points in the first and the second georeferenced 3D point cloud. Missing points of non-recorded parts of the lines and / or components for electricity, gas, water, district heating or communication supply are then appropriately supplemented by the processing device in the 3D point cloud.
Ein zweiter Aspekt betrifft ein Verfahren zum Erzeugen georeferenzierter 3D-Punktwolken mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von georeferenzierten 3D-Punktwolken, welches die folgenden Schritte umfasst: erstes Aufnehmen, mit der Vorrichtung zum Erzeugen von georeferenzierten 3D-Punktwolken, eines Grabens mit darin verlegten Leitungen und/oder Bauteilen der Strom-, Gas-, Wasser-, Fernwärme und/oder Kommunikationsversorgung zum Erzeugen einer zweiten georeferenzierten 3D-Punktwolke, und zweites Aufnehmen, mit der Vorrichtung zum Erzeugen von georeferenzierten 3D-Punktwolken, des Grabens mit darin verlegten Leitungen und/oder Bauteilen der Strom-, Gas-, Wasser-, Fernwärme und/oder Kommunikationsversorgung zum Erzeugen einer ersten georeferenzierten 3D-Punktwolke nachdem weitere Leitungen und/oder Bauteile der Strom-, Gas-, Wasser- , Fernwärme und/oder Kommunikationsversorgung in dem Graben verlegt wurden.A second aspect relates to a method for generating georeferenced 3D point clouds with a device for generating georeferenced 3D point clouds, which comprises the following steps: first recording, with the device for generating georeferenced 3D point clouds, a trench with lines laid therein and / or components of the electricity, gas, water, district heating and / or communication supply for generating a second georeferenced 3D point cloud, and second recording, with the device for Generation of georeferenced 3D point clouds, the trench with lines and / or components for electricity, gas, water, district heating and / or communication supply to generate a first georeferenced 3D point cloud after further lines and / or components of the electricity , Gas, water, district heating and / or communications services have been laid in the trench.
Bei der Vorrichtung zum Erzeugen von georeferenzierten 3D-Punktwolken kann es sich um ein mobiles Endgerät (Tablet, Handy, Laptopcomputer etc.) mit einer damit verbunden Stereokamera oder einem LIDAR-Sensor handeln, mit welchen der Graben ein erstes Mal nach dem Ausheben des Grabens und eine zweites Mal nach dem Verlegen der Leitungen und/oder Bauteile der Strom-, Gas-, Wasser-, Fernwärme und/oder Kommunikationsversorgung abgefilmt wird. Das Abfilmen kann derart erfolgen, dass eine Bedienperson mit der Vorrichtung zum Erzeugen von georeferenzierten 3D-Punktwolken außerhalb des Grabens den Graben abläuft Am Ende des Ablaufens beendet die Bedienperson die Aufnahme. Alternativ kann die Vorrichtung zum Erzeugen von georeferenzierten 3D-Punktwolken auch in einer Drohne angeordnet sein, die den Graben abfliegt. Vorzugsweise ist die Messgenauigkeit der Stereokamera bzw. des LIDAR-Sensors derart, dass eine Lagegenauigkeit von unter 20 cm gegeben ist (maximale Abweichung der Lagegenauigkeit wie in der VDE-Norm gefordert. Während einer Aufnahme kann die Vorrichtung zum Erzeugen von georeferenzierten 3D-Punktwolken Daten wie Dauer der Aufnahme, Datum der Aufnahme und Nutzer protokollieren.The device for generating geo-referenced 3D point clouds can be a mobile device (tablet, cell phone, laptop computer, etc.) with a stereo camera or LIDAR sensor connected to it, with which the trench is opened a first time after the trench has been excavated and is filmed a second time after the laying of the lines and / or components of the electricity, gas, water, district heating and / or communication supply. The filming can take place in such a way that an operator with the device for generating georeferenced 3D point clouds runs down the trench outside the trench. At the end of the trench, the operator ends the recording. Alternatively, the device for generating georeferenced 3D point clouds can also be arranged in a drone that flies down the trench. The measurement accuracy of the stereo camera or the LIDAR sensor is preferably such that a positional accuracy of less than 20 cm is given (maximum deviation of the positional accuracy as required in the VDE standard such as the duration of the recording, the date of the recording and the user.
Die Georeferenzierung der aufgenommenen 3D-Punktwolken kann mit Hilfe eines durch ein Vermessungsamt eingemessenen Punktes (z.B. eine Hausecke, ein Erdnagel, ein Grenzstein, etc.) erfolgen. Alternativ kann durch einen Global Navigation Satellite System- (GNSS) Empfänger mit einer GNSS-Antenne, welche mit dem mobilen Endgerät verbunden ist, eine georeferenzierte Einmessung erfolgen. Zum Schutz vor Witterungseinflüssen kann die GNSS-Antenne in einem Gehäuse untergebracht sein, welches die Anforderung der Schutzklasse IP67 erfüllt.The georeferencing of the recorded 3D point clouds can be done with the help of a point measured by a surveying office (e.g. a corner of a house, a peg, a boundary stone, etc.). Alternatively, a global navigation satellite system (GNSS) receiver with a GNSS antenna, which is connected to the mobile terminal, can be used to carry out a georeferenced measurement. To protect against the effects of the weather, the GNSS antenna can be housed in a housing that meets the requirements of protection class IP67.
Das Verfahren kann ferner nach dem ersten und dem zweiten Aufnehmen ein drittes Aufnehmen, mit der Vorrichtung zum Erzeugen von georeferenzierten 3D-Punktwolken, des geschlossenen Grabens zum Erzeugen einer dritten georeferenzierten 3D-Punktwolke umfassen.The method can further include, after the first and second recording, a third recording, with the device for generating georeferenced 3D point clouds, of the closed trench for generating a third georeferenced 3D point cloud.
Das Verfahren kann des Weiteren einen Schritt eines Sendens der aufgenommenen georeferenzierten 3D-Punktwolken an eine Vorrichtung zum Verarbeiten georeferenzierter 3D-Punktwolken umfassen. Dieses Senden kann beispielsweise durch das mobile Endgerät mit einem 5G-Modul über eine 5G-Mobilfunknetz erfolgen.The method can further comprise a step of sending the recorded georeferenced 3D point clouds to a device for processing georeferenced 3D point clouds. This sending can be done, for example, by the mobile terminal with a 5G module via a 5G cellular network.
FigurenlisteFigure list
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der hier beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie aus den Figuren.
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1 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Anordnung zur Dokumentation von in einem Graben verlegten Leitungen bzw. Bauteilen mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von georeferenzierten 3D-Punktwolken und einem System zum Verarbeiten georeferenzierter 3D-Punktwolken; -
2 bis4 zeigen schematische Ansichten eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Abfilmen eines Grabens und zum Erzeugen von georeferenzierten 3D-Punktwolken; und -
5 zeigt ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Erzeugen georeferenzierter 3D-Punktwolken mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von georeferenzierten 3D-Punktwolken.
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1 shows a schematic view of an embodiment of an arrangement for documenting lines or components laid in a trench with a device for generating georeferenced 3D point clouds and a system for processing georeferenced 3D point clouds; -
2 until4th show schematic views of an exemplary embodiment of a method for filming a trench and for generating georeferenced 3D point clouds; and -
5 FIG. 3 shows a flowchart of an exemplary embodiment of a method for generating georeferenced 3D point clouds with a device for generating georeferenced 3D point clouds.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Die
Die Vorrichtung
Die Vorrichtung
Das System
Die Künstliche-Intelligenz-Plattform
In der
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die
Die
Nachdem, wie in
Die Bedienperson
Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, dass die Bedienperson
Nach der ersten Aufnahme gemäß
Nachdem der Graben
Die
Nach dem ersten Aufnehmen
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die
Das System
Als erstes verarbeitet das System
Nach dem Erkennen des Mittelspannungskabels
In einem nächsten Schritt verarbeitet das System
Anschließend erfasst die Objekterkennungsvorrichtung
Die Objekterkennungsvorrichtung
Nach dem Erkennen des Niederspannungskabels
Als weiteren Schritt verarbeitet das System
Mit Hilfe der Dokumentationsvorrichtung
Für eine zuverlässige Objekterkennung umfasst das System
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann ein webbasiertes Portal vorgesehen sein, in welches ein Baustellenkoordinator einer Tiefbaufirma Stammdaten von Baustellen eingibt oder aus einem externen System lädt. Über das Portal kann der Baustellenkoordinator einzelne Baustellen einer Baukolonne zuweisen. Eine Bedienperson
Die vorstehend beschriebenen Offenbarungen liefern die folgenden Vorteile: Es kann mit einem handelsüblichen, mobilen Endgerät eine zentimetergenaue, digitale Einmessung von Leitungen und Bauteilen vorgenommen werden. Es kann eine schnelle Übermittlung der Ergebnisse von der Baustelle zum Netzbetreiber erfolgen. Es sind keine Rückfragen zu ungenauen und falsch erfassten Bauteilen und nicht plausiblen Einmessergebnissen notwendig. Es ist keine Beauftragung eines Vermessungsingenieurs notwendig. Es gibt eine Kostenreduktion, weniger Terminabsprachen und keine unnötigen Anfahrten. Es gibt keine Medienbrüche.The above-described disclosures provide the following advantages: A commercially available mobile terminal device can be used to carry out digital calibration of lines and components with centimeter accuracy. The results can be transmitted quickly from the construction site to the network operator. No queries about inaccurate and incorrectly recorded components and implausible measurement results are necessary. It is not necessary to hire a surveyor. There is a reduction in costs, fewer appointments and no unnecessary journeys. There are no media breaks.
In den vorgestellten Beispielen sind unterschiedliche Merkmale und Funktionen der vorliegenden Offenbarung getrennt voneinander sowie in bestimmten Kombinationen beschrieben worden. Es versteht sich jedoch, dass viele dieser Merkmale und Funktionen, wo dies nicht explizit ausgeschlossen ist, miteinander frei kombinierbar sind.In the examples presented, different features and functions of the present disclosure have been described separately from one another and in certain combinations. It goes without saying, however, that many of these features and functions can be freely combined with one another where this is not explicitly excluded.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- US 2009/0262974 A1 [0006]US 2009/0262974 A1 [0006]
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090262974A1 (en) | 2008-04-18 | 2009-10-22 | Erik Lithopoulos | System and method for obtaining georeferenced mapping data |
US9824490B1 (en) | 2015-06-08 | 2017-11-21 | Bentley Systems, Incorporated | Augmentation of a dynamic terrain surface |
WO2018213927A1 (en) | 2017-05-23 | 2018-11-29 | Lux Modus Ltd. | Automated pipeline construction modelling |
US20190155973A1 (en) | 2017-11-02 | 2019-05-23 | Airworks Solutions, Inc. | Methods and apparatus for automatically defining computer-aided design files using machine learning, image analytics, and/or computer vision |
US20190377966A1 (en) | 2016-02-15 | 2019-12-12 | Pictometry International Corp. | Automated system and methodology for feature extraction |
-
2020
- 2020-06-29 DE DE102020117059.9A patent/DE102020117059A1/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090262974A1 (en) | 2008-04-18 | 2009-10-22 | Erik Lithopoulos | System and method for obtaining georeferenced mapping data |
US9824490B1 (en) | 2015-06-08 | 2017-11-21 | Bentley Systems, Incorporated | Augmentation of a dynamic terrain surface |
US20190377966A1 (en) | 2016-02-15 | 2019-12-12 | Pictometry International Corp. | Automated system and methodology for feature extraction |
WO2018213927A1 (en) | 2017-05-23 | 2018-11-29 | Lux Modus Ltd. | Automated pipeline construction modelling |
US20190155973A1 (en) | 2017-11-02 | 2019-05-23 | Airworks Solutions, Inc. | Methods and apparatus for automatically defining computer-aided design files using machine learning, image analytics, and/or computer vision |
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