Zum Potenzial von SLAM-Verfahren für geodätische Echtzeit-Messaufgaben
On the Potential of SLAM Approaches for Real-time Geodetic Measurement Tasks
Norbert Haala, Wei Zhang, Lena Joachim, David Skuddis, Sahar Abolhasani, Volker Schwieger, Uwe Sörgel
Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) zielt auf die Echtzeiterfassung einer Umgebungskarte mittels einer mobilen Roboterplattform, wobei gleichzeitig die Lokalisierung des Roboters bezüglich seiner Umgebung erfolgt. Zu diesem Zweck kombiniert der Roboter Navigationssensoren, wie IMU oder Odometer, mit Sensoren, wie Laserscanner und/oder monokulare, Stereo oder RGBDKameras, zur Erfassung der Umgebung. Analog zum bekannten StructurefromMotionVerfahren basiert die simultane Bestimmung der Aufnahmepose und der 3DKarte der Umgebung auf einer photogrammetrischen Bündelblockausgleichung. Hierzu werden zugeordnete Bildpunkte und/oder Laserscans zwischen den jeweiligen Aufnahmen genutzt. SLAMVerfahren haben mittlerweile einen beachtlichen Entwicklungsstand erreicht. Sie kommen in immer mehr praktischen Anwendungen zum Einsatz und können zunehmend auch für ingenieurgeodätische Messaufgaben genutzt werden. Von besonderem Interesse sind dabei Echtzeitanwendungen. In diesem Beitrag wird das Potenzial existierender SLAMVerfahren für geodätische Aufgaben am Beispiel aktueller Projekte, wie der Erfassung von Baustellen mittels auf einem Kran montierten Kameras und der mobilen 3DKartierung von Innenräumen, demonstriert und diskutiert.
Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) is a real-time approach using a mobile robot platform to capture a map of the environment, while simultaneously localizing the robot in relation to its environment. For this purpose, the robot is usually equipped with navigation sensors such as IMU or odometers, while laser scanners and/or monocular, stereo or RGB-D cameras are used to observe the surroundings. Similar to the well-known Structure-from-Motion approach, the simultaneous orientation of the camera and/or laser scanner with respect to the 3D map of the environment uses a photogrammetric bundle block adjustment. Basic observation are corresponding pixels and/or laser scans for the respective camera or LiDAR stations. SLAM processes have meanwhile reached a remarkable level of development. They are integrated in a considerable number of applications and are becoming more and more important for geodetic measuring tasks, especially while aiming at data collection in real-time. Our contribution demonstrates and discusses the potential of SLAM methods for such geodetic tasks on examples of current projects such as the monitoring of a construction site using cameras mounted on a crane and mobile 3D mapping of indoor environments.
Schlüsselwörter: Simultaneous Localization and Mapping, Structure-from-Motion, 3D-Punktwolken
Keywords: Simultaneous Localization and Mapping, Structure-from-Motion, 3D point clouds