Konformitätsbewertete mobile Messgeräte 4.0

Das Forschungsprojekt „Konformitätsbewertete mobile Messgeräte 4.0“ (KmM 4.0) wurde in den Jahren 2017-2019 aus Mitteln des europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und des Landes Niedersachsen gefördert.

Ziel des Projektes war die Entwicklung von neuen fotooptischen Methoden zum Messen von Längen, Flächen und Volumen mit Smartphones & Tablets. Das Projekt wurde an der HAWK Fakultät Naturwissenschaften und Technik (Leitung Prof. Dr.-Ing. Bernd Stock) als Kooperationsprojekt mit der FOVEA GmbH, einer Ausgründung aus der HAWK heraus, durchgeführt.

Einerseits wurde während der Projektlaufzeit das monokulare smartphonebasierte Verfahren des Industriepartners FOVEA deutlich verbessert (die iFOVEA App) und andererseits ein neuer Prototyp eines Systems zur Holzpoltervermessung entwickelt, der auf einer Low-Cost Stereokamera beruht (ZED Kamera der Firma Stereolabs).

Das neu entwickelte stereoskopische Verfahren benötigt, im Gegensatz zur iFOVEA App, kein externes Referenzmaß. In einer das Projekt abschließenden Vergleichsuntersuchung mit einem durch präzise photogrammetrische Messungen ermittelten Goldstandard wurden folgende Ergebnisse gefunden:

Die beiden während der Projektlaufzeit untersuchten Verfahren, sowohl stereoskopisch als auch monokular mit Einbringung eines Referenzmaßes, erreichen gute und akzeptable Messergebnisse, was die Bestimmung einer auf dem Polter definierten Referenzfläche (ein konvexes Viereck) und die Raummeterfrontfläche betrifft. Jedoch gibt es bei beiden untersuchten Verfahren einige wenige Messungen, deren Abweichungen über die durch die von der Physikalisch Technischen Bundesanstalt definierten Fehlergrenzen hinausgehen.

Etwas anders liegt der Fall bei der Berechnung der Festmeterfrontfläche: Sie ist stark abhängig von der Modellierung eines Baumstamms. Während in dem monokularen Verfahren die Baumstammflächen als größter Kreis innerhalb des Stirnflächenpolygons modelliert werden, um die zylindrische Unförmigkeit eines Baumstammes in seiner Länge anzunähern, wird bei dem stereoskopischen 3D-Verfahren das Stirnflächenpolygon durch einen Kreis approximiert, um möglichst genau die Fläche unabhängig vom Verlauf entlang des Stammes zu schätzen und dennoch die Daten für die forstwirtschaftliche Weiterverarbeitung zur Verfügung zu stellen.

Es existiert zur Zeit noch kein Konformitätsüberprüfungsverfahren für die fotooptische Vermessung der Festmeterfrontfläche. Zusätzliche vergleichende Untersuchungen mit einem Orthophoto zeigten zudem, dass perspektivischen Verzerrungen bei dem monokularen Verfahren nur eine geringe Rolle spielen. Die in dem Forschungsvorhaben erzielten Ergebnisse wurden auf Kongressen vorgetragen und publiziert.