Details

Autor(en) / Beteiligte

• Kirchhöfer, Melanie K.
• Chandler, Jim H.
• Wackrow, Rene
• Bryan, Paul

Titel

Direct Exterior Orientation Determination for a Low-Cost Heritage Recording System

Ist Teil von

• Photogrammetric record, 2012-12, Vol.27 (140), p.443-461

Ort / Verlag

Nottingham: Blackwell Publishing Ltd

Erscheinungsjahr

2012

Quelle

Wiley-Blackwell Full Collection

Beschreibungen/Notizen

• Close range photogrammetry has proved effective as a cost‐effective and easy‐to‐use method for cultural heritage recording. Off‐the‐shelf digital cameras can be used to rapidly acquire data at low cost, allowing non‐experts to become more involved in their local heritage, an important aspiration identified in this collaboration between English Heritage and Loughborough University. To achieve this while also allowing for measurements in a 3D national reference system, a recording system has been developed that is capable of deriving the exterior orientation during exposure directly and cheaply. The system comprises a digital camera, a small 3D orientation sensor and a GNSS antenna, assembled in a frame that allows calibration of the offsets between the components. Testfield data was used to investigate calibration precision and stability as well as achievable absolute and relative accuracy. The results of data analysis indicate that the system can meet the accuracy requirements for medium accuracy heritage recording, even with slightly unstable offset calibration values. Résumé La photogrammétrie rapprochée a fait ses preuves comme méthode rentable et conviviale pour l'enregistrement d'informations patrimoniales. Les appareils photographiques du commerce peuvent être utilisés pour l'acquisition rapide et bon marché des données, permettant à des non experts de s'impliquer davantage dans leur patrimoine local, une aspiration importante que nous avons pu mettre en évidence à l'occasion d'une collaboration entre English Heritage et l'Université de Loughborough. Dans ce but mais aussi pour permettre que les mesures soient faites dans un système de référence national tridimensionnel, nous avons développé un système d'enregistrement capable de déterminer l'orientation externe, directement et à moindre coût, pendant le temps d'exposition. Le système comprend un appareil photo numérique, un petit capteur d'orientation 3D et une antenne GNSS, assemblés dans un cadre qui permet l'étalonnage des décalages entre les sous‐systèmes. Des données de terrain ont été utilisées pour étudier la précision et la stabilité de l'étalonnage ainsi que les précisions absolue et relative susceptibles d'être atteintes. L'analyse des données montre que ce système peut atteindre la précision requise pour des enregistrements de patrimoine à précision moyenne, même avec un étalonnage légèrement instable. Zusammenfassung Nahbereichsphotogrammetrie hat sich als kostengünstige und leicht zu bedienende Technik für die Erfassung von Kulturdenkmälern bewährt. Handelsübliche Digitalkameras können genutzt werden, um schnell und kostengünstig Daten zu erfassen und es Laien zu ermöglichen, sich verstärkt für ihre lokalen Kulturdenkmäler zu engagieren, welches ein wesentliches Bestreben dieser Zusammenarbeit von English Heritage und der Loughborough University ist. Um dies zu verwirklichen und gleichzeitig Messungen in einem nationalen 3D‐Bezugssystem zu gewährleisten, wurde ein Datenerfassungssystem entwickelt, welches geeignet ist, die äußere Orientierung während der Bildaufnahme direkt und kostengünstig herzuleiten. Das System besteht aus einer Digitalkamera, einem kleinen 3D‐Orientierungssensor und einer GNSS‐Antenne. Diese sind in einem Befestigungsrahmen montiert, der die Kalibrierung des Versatzes zwischen den Komponenten ermöglicht. Testfelddaten wurden genutzt, um Präzision und Stabilität der Kalibrierung sowie erzielbare absolute und relative Genauigkeit zu untersuchen. Die Ergebnisse der Datenauswertung zeigen, dass das System, sogar mit leicht instabilen Versatzkalibrierungswerten, die Genauigkeitsanforderungen für die Denkmalerfassung mit mittlerer Genauigkeit erfüllen kann. Resumen La fotogrametría de objeto cercano ha demostrado ser un método efectivo en el inventario del patrimonio cultural. Las cámaras comerciales, que pueden ser usadas para adquirir datos a bajo coste, permiten a los no expertos involucrarse cada vez más en el inventario del patrimonio cultural local, que es una aspiración importante en esta colaboración entre el English Heritage y la Universidad de Loughborough. Para conseguir este objetivo y enmarcarlo en un sistema de referencia nacional 3D se ha desarrollado un sistema de adquisición que es capaz de proporcionar la orientación exterior durante la exposición de forma directa y barata. El sistema consta de una cámara digital, un pequeño sensor de orientación 3D y una antena GNSS ensamblados en una plataforma que permite la calibración de las excentricidades entre sus componentes. Se ha investigado la exactitud y estabilidad de la calibración así cómo la precisión relativa y absoluta del sistema usando datos de un campo de comprobación. El resultado del análisis índica que el sistema puede alcanzar los requisitos de precisión para adquisiciones de patrimonio cultural con requerimientos de precisión medios incluso con la calibración de los vectores de excentricidad ligeramente inestable.