Feature-Fokus: Augmented Reality-Vermessung

Wie funktioniert die Augmented Reality-Vermessung (kurz: AR-Vermessung) mit der Vaira App?

Oft blicken wir in erstaunte Gesichter, wenn wir Menschen auf Messen und am Telefon erklären, dass die Vermessung innerhalb der Hausanschluss-Dokumentation auch per Smartphone erledigt werden kann. Mir ging es am Anfang genauso. Ich hatte nicht einmal daran gedacht, dass man sein Smartphone ohne zusätzliche Sensoren und Kameras zum Vermessen nutzen könnte – und dann auch noch zentimetergenau. Doch wie funktioniert das Ganze?

Kernstück unserer Vermessungs-Task ist die Standard-Sensorik innerhalb der Smartphones. Kein GPS, kein Internet, keine Antennen. Einzige Voraussetzung ist ein Gerät, das mit gut kalibrierten Sensoren ausgestattet ist – gerade bei niedrigpreisigen Smartphones wird bei der Kalibrierung leider oft gespart. Von den integrierten Sensoren nutzen wir dann solche wie das Gyroskop und den Bewegungssensor.

Beide Sensoren nutzt du im Alltag routinemäßig auch für andere Anwendungen. Sie dienen der genauen Lagebestimmung und der Wahrnehmung von Bewegungen deines Smartphones. Mit diesen Sensoren erkennt dein Gerät zum Beispiel, ob du es gerade horizontal oder vertikal hältst. Über das Gyroskop und den Bewegungssensor kann dein Smartphone also zum Beispiel automatisch darauf reagieren, wenn du das Gerät quer drehst, um ein YouTube-Video damit über die volle Breite des Displays zu gucken. Auch Anwendungen wie Google Maps können anhand dieser Sensoren erkennen, in welche Richtung dein Smartphone ausgerichtet ist.

Neben der Sensorik als Hardware braucht es dann zusätzlich eine intelligente Software im Hintergrund, die alle notwendigen Rechenlogiken übernimmt. Dabei basiert das Prinzip unserer AR-Vermessung auf dem Inertialsystem und der Fotogrammmetrie.

Das Inertialsystem ist ein physikalisches Systemprinzip, nach dem – vereinfacht gesagt – jeder Punkt in einem starren System auf Basis von Bewegungen und Beschleunigungen eindeutig ausgemacht werden kann. Bewegen wir also unser Smartphone, erkennt dieses die Bewegung im selbst erstellen Koordinatensystem und kann anhand dessen Entfernungen ausmachen.

Fotogrammmetrie hingegen beschreibt eine Art der 3D-Umgebungserkennung durch visuelle Anhaltspunkte. Die Kamera nimmt dabei die Umgebung laufend als Einzelbilder wahr, kann jedoch bestimmte Formen und Muster, die während des Erfassens ähnlich aussehen, erkennen. Ähnlich einem 3D-Puzzle lässt das einzelne Teil am Anfang nicht vermuten, dass viele Teile am Ende ein komplett dreidimensionales Puzzle ergeben. Ähnlich verhält es sich mit der Fotogrammmetrie. Die Kamera fügt die erfassten Einzelbilder im Hintergrund zusammen und lässt über intelligente Software ein 3D-Abbild der Umgebung erstellen. Hierdurch lassen sich einzelne Umgebungsmerkmale wie Oberflächen erkennen und dann auch weiter nutzen.

Dieses 3D-Abbild nutzen wir anschließend für die Augmented Reality. Um dir als Nutzer eine einfache Handhabung zu ermöglichen, siehst du auf deinem Display im Kamera-Modus einen kleinen Positionsmarker. Den kannst du mit einem einfachen Knopfdruck ablegen und damit einen deiner Messpunkte festlegen. Der Marker greift dabei auf die Informationen der Fotogrammmetrie zurück, kann also erkennen, ob er auf einem Objekt, an einer Kante oder etwas entfernt in einer Grube abgelegt wird – alles basierend auf der 3D-Umgebungskarte. Außerdem siehst du in der Augmented Reality Verbindungslinien zwischen den einzelnen Vermessungspunkten und kannst dir so sicher sein, bspw. die komplette Leitung ordentlich vermessen zu haben.

Über die erwähnten Sensoren und die Prinzipien der Fotogrammmetrie und des Inertialsystems ist es uns damit möglich, Oberflächen im dreidimensionalen Raum zu erkennen und auf ihnen Mess-Punkte in der Augmented Reality abzulegen. Diese Punkte können genau identifiziert und ihre Abstände zueinander ermittelt werden. Die Augmented Reality hilft dir dabei, die Vermessung des Anschlusses besser nachvollziehen zu können und dient als direktes visuelles Feedback zu deinen Vermessungen.

Ich könnte dir jetzt noch eine ganze Menge mehr erzählen. Zum Beispiel zu dem Vorteil, keine Skizzen mehr anfertigen zu müssen und direkt eine Reinzeichnung mit allen Vermessungswerten digital zu haben. Aber das würde den Rahmen sprengen und bietet sich für einen späteren Feature-Fokus als eigenes Thema an.

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