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Ziel des Vorhabens war die Entwicklung eines bildgebenden Verfahrens, mit dem Bauwerksoberflächen multispektral aufgenommen und die erhaltenen Daten mit einer Multispektralklassifizierung ausgewertet werden können. Dazu wurde ein Scannersystem entwickelt, welches mit Hilfe von vier Halbleiterlasern unterschiedlicher Wellenlänge, einer Detektionseinheit und einem Ablenksystem die Reflexionseigenschaften des Untersuchungsobjekts flächenhaft erfasst. Die Auswahl der Laserwellenlängen richtete sich nicht nur nach den Bedürfnissen der Schadensdetektion (Wasser- und Chlorophyllabsorption), sondern auch nach der Marktsituation. Daher wurden die Wellenlängen 670, 808, 980 und 1930 nm verwendet. Ergebnis einer Messung ist zunächst ein Datensatz mit den gemessenen Reflexionswerten, aus dem ein multispektraler Bilddatensatz erzeugt wird. Neben einer Dokumentation der Ergebnisse wird automatisch der Vegetations- und Feuchteindex berechnet. Zusätzlich stehen die multispektralen Bilddaten einer Multispektralklassifizierung mit kommerzieller Software zur Verfügung.
List of contents
1 Einleitung 5
2 Ziele und Inhalt 6
3 Überblick über multispektrale Aufnahme- und Auswertetechniken im Bauwesen 7
4 Entwicklung und Aufbau eines multispektralen Laserscanners 9
4.1 Überblick 9
4.2 Hardwarekomponenten 10
4.2.1 Multispektrallaser 10
4.2.2 Ablenkeinheiten (Scanner) 12
4.2.3 Optische, faseroptische und optoelektronische Komponenten, Datenerfassung 13
4.3 Multispektraler Laserscanner basierend auf einem Schwenk-Neige-Kopf 14
4.4 Multispektraler Laserscanner basierend auf Spiegelscanner 15
4.5 Software 16
4.5.1 Steuerungs- und Datenerfassungssoftware 16
4.5.2 Koordinatensysteme der Scanner 17
4.5.3 Datenkonvertierung und Dokumentation der Messergebnisse 18
4.5.4 Berechnung des Feuchte- und Vegetationsindex 18
4.5.5 Software zur multispektralen Bildanalyse 19
4.6 Kalibrierung 20
4.6.1 Geometrische Kalibrierung 20
4.6.2 Leistungskalibrierung 23
5 Messungen und Ergebnisse 25
5.1 Messungen zur Charakterisierung des Systems 25
5.2 Punktuelle multispektrale Messungen an Baustoffen mit unterschiedlichen Materialkennwerten 27
5.3 Flächenhafte multispektrale Messungen 31
5.3.1 Bestimmung der Feuchteverteilung durch Oberflächenfeuchteindex 31
5.3.2 Bestimmung der Materialzusammensetzung durch Multispektralklassifizierung 32
5.3.3. Weitere Einsatzmöglichkeiten 33
6 Vergleichende Untersuchungen zur Multispektralauswertung 34
6.1 Untersuchungsobjekte 34
6.2 Multispektralauswertung von Bilddaten einer IR-Vidicon Kamera 35
6.3 Multispektralauswertung von Digitalkamera-Bilddaten 37
6.4 Kombinierte Multispektralauswertung 39
7 Zusammenfassung und Ausblick 44
8 Danksagung 45
9 Literatur 46
9.1 Quellenangaben 46
9.2 Veröffentlichungen in Zusammenhang mit dem Forschungsvorhaben 47
9.3 Handbücher und Bedienungsanleitungen 48
9.4 Weiterführende Literatur 49
