Extended 2D Image Quality Assessment for Photogrammetric 3D Digitization

Mit den jüngsten technischen Fortschritten ist die Digitalisierung von Kulturerbe zunehmend praktikabler und wichtiger geworden. Viele Museen erfassen ihre Artefakte, um deren aktuellen Zustand zu dokumentieren und zu bewahren oder um eine digitale Kopie zu haben, falls das Original beschädigt wird. Der Großteil dieser Digitalisierung wird heute durch Fotografieren erreicht, wodurch ein 2D-Bild erzeugt wird, das für die Erfassung von 2D-Dokumenten geeignet ist, für ein 3D-Objekt jedoch nur einen bestimmten Blickwinkel zulässt. Daher wurde in den letzten Jahren der Einsatz von neuen 3D-Scannern, die die Oberfläche eines Objekts von allen Seiten vollständig erfassen können, immer beliebter. Bei beiden Digitalisierungsmethoden, der 2D- und der 3D-Digitalisierung, besteht das Ziel darin, das ursprüngliche Artefakt so realistisch und authentisch wie möglich digital darzustellen. Daher wurden für die 2D-Digitalisierung Richtlinien entwickelt, um die Qualität der erfassten Daten einzuschätzen und zu sichern. Für die 3D-Digitalisierung von Artefakten gibt es derzeit jedoch keine vergleichbaren Standards. Diese Arbeit schließt einen Teil der Lücke zwischen 2D und 3D. Der Fokus liegt auf der Erhöhung der erreichbaren Auflösung der rekonstruierten Textur und Geometrie. Dazu werden die Qualitätsmerkmale aus ISO 19264, die den Detailgrad eines 2D-Bildes beschreiben, auf 2, 5D erweitert, so dass sie die komplette Tiefenschärfe des Bildes beschreiben. Anschließend wird der Einfluss verschiedener Kamera-, Bild- und Rekonstruktionseinstellungen auf die 3D-Ergebnisse untersucht. Dazu wird die gewonnene Punktwolke visuell und anhand der Richtlinie VDI/VDE 2634 untersucht. Es kann ein deutlicher Zusammenhang zwischen der Qualität der Kameraparameter und dem erzielbaren Rekonstruktionsergebnis gezeigt werden. Daraus lassen sich Best Practices für die Einstellungen ableiten, die eine Rekonstruktion von Details in der Textur und Geometrie ermöglichen, die mit dem bloßen Auge nicht sichtbar sind. Die Best Practices beschreiben unter anderem, dass die verwendeten Bildausschnitte durch die Schärfentiefe begrenzt sein müssen, wie die Texturgröße der Rekonstruktion basierend auf der 2D-Abtastrate berechnet werden kann oder dass es besser ist, eine kleinere Schärfentiefe mit besserer Qualität zu verwenden als eine größere mit etwas schlechterer Qualität. Am Ende der Arbeit werden die derzeitigen Grenzen der 3D-Qualitätsbewertungsmethoden diskutiert und ein Ausblick gegeben, wie diese