Photogrammetrie-CHDK

Die wahrscheinlich häufigsten Anfragen der letzten Wochen betreffen das Thema Mapping-Photogrammetrie in Verbindung mit einem Multikopter. Daher ein erster Blog-Beitrag zu diesem Thema. Weitere Beiträge werden auf Grund der Komplexität zwangsläufig folgen.  Wir beginnen mit einem  Überblick, leider zunächst „trockene Lektüre“.

Photogrammetrie-CHDK

Diese Themenverbindung ist sehr häufig anzutreffen. Auch Mapping gerät aktuell zu einem Schlagwort. Warum? Was sind die Unterschiede?

Mapping und Photogrammetrie

Mapping

Mapping

Photogrammetrie

Photogrammetrie

Mapping zu deutsch Kartografierung, Topografie – geografisch möglichst genaue Landkarten eines begrenzten Gebietes erstellen. Das Material kann zur weiteren Verwendung auch mit Daten für beliebige Zwecke ergänzt werden wie z.B. in Geoinformationssystemen  (GIS).

Bei der Photogrammetrie werden ebenfalls Einzelbilder verarbeitet. Durch die Erstellung einer dreidimensionalen Punktwolke  die durch die bildhafte räumliche Darstellung vornehmlich Vermessungzwecken aber auch als Grundlage für Präsentationen dienen.

Für die Verarbeitung der erstellten Bilder wird zusätzliche Software benötigt, die sowohl als kostenfreie Open-Source oder als kommerzielle Software erhältlich ist.

Bildmaterial/ CHDK

IMG_1176Der Einsatz eines Multikopters für die Erstellung der Bilder für Mapping und Photogrammetrie bietet sich auf Grund geringer Flughöhen und somit gutem Bildmaterial an. Die Anforderung: Die Bilder müssen georeferenziert sein! Dafür schreibt die Kamera (GPS) die Geodaten der Bilder in die Exif-Header (Metadaten in digitalen Bildern). Alternativ können die Bilder auf Grundlage der Log-Daten des AutoPiloten (FC) in einem zusätzlichen Arbeitsschritt georeferenziert werden. Wichtig ist bei der Aufnahme der Bilder ein gleichmäßiger Aufnahmemodus der Fläche sowie die gleichmäßige Entfernung zwischen den Bildern. Das Auslösen der Kamera übernimmt dabei idealer Weise der AutoPilot (FC) in Verbindung mit einem automatisierten Flugplan (Raster).

chdkDie Schwierigkeit ist es nun, die Kamera nach einem wiederkehrenden Modus, z.B. alle x Meter, (ein Zeitintervall ist deutlich ungenauer) auszulösen. Die direkte Ansteuerung einer Kamera durch einen Multikopter-AutoPiloten (FC) liegt zumindest noch nicht im Fokus der Kamera-Hersteller. Daher hat das CHDK (Canon Hack Development Kit), für sehr zahlreiche Kameras der Marke Canon verfügbar, eine hohe Bedeutung im Zusammenhang mit der Bilderstellung per Multikopter eingenommen. Das CHDK bietet neben einer ganzen Reihe von Kamera-Optimierungen die Ansteuerung des Auslösers der Kamera über deren USB-Schnittstelle. Per speziell modifiziertem USB-Kabel und CHDK wird das automatisierte „Triggern“ des „Shutters“ durch den AutoPiloten (FC) nach einem zuvor festgelegten Flugplan möglich. Dies kann ein Flächenraster mit Senkrechtaufnahmen aber auch ein Raster um ein Gebäude sein, bei dem die Kamera geradeaus gerichtet ist und Bilder nach einer zylindrisch vorgegeben Flugbahn automatisiert aufnimmt.

Anforderungen an den Multikopter, AutoPilot und Kamera

T650Sport-GeoModIm Prinzip kann jede Art von Multikopter eingesetzt werden. Wie üblich richtet sich die Auswahl der Grundplattform und der Komponenten nach dem Qualitätsanspruch. Die Auswahl des Frames richtet sich natürlich auch nach dem Gewicht der gewünschten Kamera und ggf. Gimbal, Redundanz im Antrieb ja oder nein, Flugzeit = Strom/ notwendige Schubkraft/ Möglichkeiten des Frames für die Schwerpunktanpassung an die Verteilung der Gewichte von Nutzlast und Antriebs-Akku und dem Anschaffungspreis. Je geringer das Gesamtgewicht, desto größer ist die Fläche die mit einer Akku-Ladung abgeflogen werden kann.

Die meisten Kameras, selbst aus dem Consumer-Bereich, können u. U. ein besseres Bild liefern als zivil erhältliche Satelitenbilder oder Bilder aus Höhen von 400 m – 500 m aus bemannten Luftfahrzeugen. Ideal sind feste Brennweiten und die Vermeidung von „Fisheye-Effekten“ in Folge typischer Weitwinkel von  Action-Cams. Für einige Kameras ist es möglich USB-Kabellösungen auch ohne CHDK anzufertigen. Alternativ kann eine Kamera auch per IR-Schnittstelle angesteuert werden. Die Zuverlässigkeit kann jedoch geringer sein als per Kabel (Lichtverhältnisse). Selbst die direkte Modifikation der Auslöser einiger Kameras ist durch geringfüge Umbauten möglich. Selbst wenn sich für die auserwählte Kamera gar keine Möglichkeiten zu ergeben scheinen, bleibt es letzte Option die Auslösung mittels eines an der Kamera angebrachten Subminiatur-Servos, das den Auslöser betätigt.

Zusammenfassend kann man feststellen, dass mit hoher Spezialisierung sich auch die besten Ergebnisse einstellen während sich der Versuch der „eierlegenden Wollmilchsau“ eher nicht bewähren wird – ggf. aber für Marketing und Präsentationszwecke ausreichend sein kann.

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