ADFEX – Willkommen

Die Nachwuchsforschergruppe ADFEX − Adaptive föderative 3D-Exploration mit Multi-Roboter-Systemen − verfolgt das sehr ambitionierte Ziel, räumliche Informationen zu unbekannten großflächigen Umgebungen schnell und zuverlässig zu erfassen, zu verarbeiten und weiterzugeben.

Grundlegendes ZusammenwirkenDreidimensionale räumliche Erkundungen sollen von einer Flotte aus mehreren Flugrobotern durchgeführt werden. Diese Flugroboter werden mit unterschiedlichen Sensoren wie Laserscanner, hochauflösende Kameras oder Wärmebildkameras ausgestattet und agieren teilautonom. Das bedeutet, sie werden über eine einfache Bedienkonsole koordiniert und gesteuert. Als Pilotanwendung ist das Erkennen von Bauschäden an schwer zugänglichen Objekten (wie etwa Brücken) vorgesehen. Durch den Einsatz derartiger kooperierender Multi-Roboter-Systeme können Raumerkundungen automatisiert, stark vereinfacht und in stark verbesserter Qualität durchgeführt werden. Genauere Informationen finden Sie in der detaillierteren Projektvorstellung.

 

ADFEX – Projektfilm

Im Rahmen des ESF-Projekts ADFEX entstand folgender Film: Gezeigt werden die Multicopter mitsamt der installierten Sensortechnik, verschiedene Befliegungssituationen und Flugmanöver sowie die Benutzer-Software und die virtuelle Rekonstruktion der Brücke “Sternstraße”.

Youtube-Link: https://youtu.be/caNry-UOY-M

ADFEX Benutzersoftware

Das Video zeigt einige Funktionalitäten der Benutzersoftware. Sie kann sowohl während der Befliegung mit den Octocoptern zum Zwecke des Monitoring wie auch im Büro zur Planung und zur Postanalyse verwendet werden.
Bitte beachten Sie: Die gezeigten Programmausschnitte stellen die erste prototypische Umsetzung dar und spiegeln nicht die Qualität einer finalen Anwendung wider.

Youtube-Direktlink: https://youtu.be/z2m3EHeqclo
Englische Version: https://youtu.be/0Sdrg2UotDg

Flüge zur Datenakquise

Akquiseflug ADFEX Am 19.03.2015 wurde eine ganze Reihe von Flügen an der Sternstraßenbrücke durchgeführt. Neben der Befliegung der gesamten Brücke wurden insbesondere die schwer zugänglichen Schadstellen angeflogen, welche bei der Brückenprüfung im November 2014 identifiziert wurden. Hiermit ist eine vergleichende Einschätzung des aufgenommenen Bildmaterials gegenüber manuell getätigten Nahaufnahmen möglich. Bei den Flugexperimenten konnte die gesamte Sensorik ausführlich getestet und deren individuelle Eignung zur Erkennung von Schadstellen evaluiert werden. Die vom Laserscanner, der Infrarot- und der hochauflösenden Kamera gewonnen Daten wurden während des Fluges visualisiert und in der Nachbereitung zu einem detaillierten Brückenmodell integriert.

Brückenprüfungen mit Praxispartnern


Inspektion der Brücke Sternstraße
Vom 10. bis 14. November 2014 wurden am Explorationsprojekt, der Sternstraßenbrücke über die Kaditzer Flutrinne, Brückenhauptprüfungen von mehreren Kooperationspartnern durchgeführt. Mithilfe der händischen Zustandsbewertung für einen Teil der Brücke lassen sich Aufnahmedaten der Flugrobotersensorik hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit beurteilen. Hierzu wurden an unzugänglichen Bereichen der Brücke charakteristische Schäden markiert. Diese werden bei einem der nächsten Flugtests im Frühjahr 2015 gezielt angeflogen, um die gesamte Flugrobotersensorik zu testen.

3D-Rekonstruktion von Wärmebilddaten

ADFEX ThermalrekonstruktionDie geometrische 3D-Rekonstruktion von Fassaden komplexer Gebäude einzig aus 2D-Bilddaten einer Wärmebildkamera wurde erfolgreich abgeschlossen.
Das Video zeigt als Ergebnis einen virtuellen Rundflug durch die aus mehr als 12 Mio. Punkte bestehende 3D-Punktwolke des Innenhofs der Gedenkstätte Münchner Platz auf dem Campus der TU Dresden. Jeder Einzelpunkt wird dabei entsprechend der Temperatur der zum Aufnahmezeitpunkt reflektierten Infrarotstrahlung farbkodiert dargestellt.

Videolink: http://youtu.be/PxQJVLwij9Y

Aufzeichnung von Thermographiedaten

Thermographiebilder Hülsse-Bau Anfang Oktober fand erneut ein ADFEX-Flug statt. Der durch Hülsse- und Schuhmannbau eingeschlossene Innenhof auf dem Campus der TU Dresden wurde vollständig durch Aufnahmen einer Wärmebildkamera erfasst. In der weiteren Verarbeitung werden aus diesen Aufnahmen thermische 3D-Fassadenmodelle berechnet und mit bereits bestehenden Laserscannerdaten verschnitten. Neue Ergebnisse erscheinen in Kürze an dieser Stelle.

Virtueller Flug durch 3D-Modell

3D Modell Bruecke Mesh OverlayEs konnte ein erstes 3D-Modell der Flutrinnenbrücke “Sternstraße” erzeugt werden. Zugrunde liegt die Datenaufzeichnung der Befliegung vom 03.09.2014 durch das ADFEX-Projekt der TU Dresden. Hierbei wurde die Brücke stückweise durch Flugroboter mit einer hochauflösenden Kamera fotografiert – es konnte eine nahezu vollständige Ablichtung erreicht werden. Die einzelnen Teilbilder dienten der photogrammetrischen Rekonstruktion als Punktwolke mit Farb- und Normaleninformationen pro Punkt.
Aus dieser hochaufgelösten Punktwolke mit ca. 23 Millionen Punkten wurde anschließend ein vereinfachtes Oberflächenmodell berechnet, welches die Brücke mit ca. 700000 Dreiecken darstellt, um eine echtzeitfähige Interaktion auf einem herkömmlichen Arbeitsplatzrechner zu ermöglichen. Zur Erhaltung des Detailierungsgrades wurden die Farbinformationen jedes einzelnen Punktes aus der Punktwolke in einem Texturatlas gespeichert, welcher mit dem Dreiecksnetz verknüpft ist. Im Durchschnitt ergeben sich ca. 95 Farbinformationen pro Dreieck, insgesamt sind es ca. 65 Millionen. Neben interpolierten Werten repräsentieren sie die ursprünglichen 23 Millionen Farbinformationen der Punktwolke nahezu vollständig.
Das finale Rendering des virtuellen Fluges kann unter folgendem Video-Link angesehen werden: http://youtu.be/8xaDWplyy8k

3D-Punktwolke

ADFEX Punktwolke RGBEin erstes Ergebnis unseres zweiten Fluges Anfang September liegt vor. Basierend auf den Aufnahmen der hochauflösenden Farbkamera wurde eine aus ca. 23 Millionen Einzelpunkten bestehende 3D-Repräsentation der Flutgrabenbrücke der Sternstraße in Dresden berechnet. Als nächstes geplant ist die Integration der Wärmebilddaten. (Klicken Sie für eine vergrößerte Darstellung direkt auf die Abbildung.) Folgen Sie dem Link für einen virtuellen Rundflug durch die Punktwolke: youtu.be/bvYU-j12YfU

Interaktiver Kameraflug

Demonstrationsflug V0bNach der ersten erfolgreichen Befliegung im Mai konnte ein zweiter Flug am 3. September absolviert werden. Das Ziel bestand darin, die ca. 150 m lange Brücke “Sternstraße” vollständig mit einer an Bord befindlichen hochauflösenden Fotokamera sowie einer Thermalkamera, die sich auf einem zweiten Flugroboter befand, abzulichten. Hierbei wurden einzelne Aufzeichnungen bereits während der Befliegung per WLAN an eine Bodenstation übermittelt. Das visuelle Feedback erlaubte eine unmittelbare qualitative Einschätzung der Aufnahmen und durch die interaktive Kommunikation mit der Bordsensorik – u.a. die direkte Nachjustierung von Kamera-Einstellungen - konnten optimale Belichtungsergebnisse erreicht werden.
Aus den aufgenommenen Daten wird in einem Nachverarbeitungsschritt ein digitales 3D-Modell der Brücke berechnet, welches mit Farb- wie auch Thermal-Informationen überlagert werden kann.