Objektvermessung mit Kamera möglich?

[zerosys]

Moin,

ich habe vor bestimmte Objekte mit Hilfe einer Kamera und entsprechend(eventuell selbst programmierter) Software in ihren Maßen(Höhe, Breite, Länge) zu vermessen.
Da ich in diesem Bereich noch nie tätig war, wollte ich mal Meinungen hören ob dies überhaupt möglich ist.

Falls jemand gute Anlaufstellen für mich hat, wäre ich auch dankbar.

Gruß

zs

 

[nehalist]

android - How to measure height, width and distance of object using camera? - Stack Overflow

Dürfte evtl. interessant hierbei sein.

Ich selbst hab keine Erfahrung damit.

 

[ProphetHito]

Lenovo Phab 2 Pro | The World's First Google Tango-Enabled Smartphone | Lenovo® US

 

[DragonTear]

Lenovo Phab 2 Pro | The World's First Google Tango-Enabled Smartphone | Lenovo® US

Projekt Tango benutzt doch spezielle, zusätzliche Sensoren, oder irre ich mich?

@zerosys
Exakt in die richtige Richtung weisen kann ich dich nicht, hab aber bereits für meine Bachelorarbeit recherchiert für nächstes Semester das sich mit einem ähnlichen Thema befassen wird.

Was direkt möglich ist, ist das Ausmessen von Höhe und Breite eines Gegenstandes welcher exakt parallel zur Kameralinse ist. Um da exakte Werte zu erhalten, brauchst du aber noch Informationen über den Sensor und das Objektiv, d.h. Pixeldichte und Brechungswinkel. Alternativ geht es näherungsweise mit einer Referenz.

Die Tiefe und nicht-parallele Gegenstände kannst du mit einer statischen Kamera nicht messen (außer du weisst dass es sich z.B. nur um Rechtecke handelt und kannst daraus etwas ableiten).
Dafür gibt es jedoch stereoskopische Aufnahmen - also Bilder von 2 Kameras (oder selbe Kamera aus zwei Winkeln, wenn der Aufbau das zulässt). Wenn du zu denen alle Werte kennst, kannst du sogar ohne Referenzwerte o.ä. bestimmen wie weit jeder Punkt auf dem Gesamtbild, entfernt ist.

Dafür gibt es Libraries die man einsetzen kann. Z.B. Libelas: Autonomous Vision Group | MPI for Intelligent Systems
Wenn geschwindigkeit nicht an allererster Stelle liegt, kannst du dies auch mit OpenCV umsetzen. Eine sehr mächtige und einfach zu bedienende Lirbrary (API Sprachen gehen von nativem C++ bis hin zu Java und Python).
Mit der kannst du auch gleich Kameras ansprechen etc.


EDIT: Wie man in nehalist's Link sieht kann man sicher einiges an Tricks anwenden. Also Kameratracking und Lage-Sensoren verwenden, wobei das gewiss eher nur Näherungswerte ergibt.
Kommt auf die Problemstellung an. Hast du nur statische Bilder oder Video? Oder soll es eine App werden?

 

[flxmmr]

Was direkt möglich ist, ist das Ausmessen von Höhe und Breite eines Gegenstandes welcher exakt parallel zur Kameralinse ist. Um da exakte Werte zu erhalten, brauchst du aber noch Informationen über den Sensor und das Objektiv, d.h. Pixeldichte und Brechungswinkel. Alternativ geht es näherungsweise mit einer Referenz.

Wie das? Ohne irgendeine Referenz wird man sich schwer tun.

 

[DragonTear]

Über die Daten des Sensors und Objektivs. Wenn man weiss wie gross der Sensor ist und in welchem winkel das Licht einfällt, kann man berechnen wie gross der abgebildete Ausschnitt in der Realen Welt ist. Klappt aber wie erwähnt nur bei einer Parallen Fläche (wobei im genau zu sein, eine rundliche Fläche, denn jedes Objektiv bäugt das Licht etwas).

 

[flxmmr]

hast du mal ein Paper dazu? Wie man nämlich mit einem normalen CCD+fester Linse diese Winkelinformation erlangen soll, kann ich mir nicht vorstellen.

Allgemein noch: theoretisch kann man ja noch den Autofokus direkt abgreifen oder irgendwie anhand der Unschärfe die Entfernung schätzen. ABER: jede Kamera/Smartphone mit nicht ganz gammliger Kamera kostet auch gleich 300€ und bei kurzer Suche habe ich für ~1000€ schon (IP geschützte!) Laserentfernungsmesser mit RS232 und +-1mm Messgenauigkeit gesehen, daher weiß ich nicht, ob das lohnt.

Da oben hatte ich jetzt mal verloren, dass es um die Größe geht - so einen Ultraschallsensor kann man auch noch an einen Raspi (evtl. mit AVR-Umweg) packen und das ist nicht soo teuer http://www.watterott.com/index.php?...ec4457846d6297541168e4840&cat=119&next_page=2

 

[DragonTear]

hast du mal ein Paper dazu? Wie man nämlich mit einem normalen CCD+fester Linse diese Winkelinformation erlangen soll, kann ich mir nicht vorstellen.

Hmm, das wurde so beiläufig in einem der Papers zu stereoskopischen Aufnahmen erwähnt. Eventuell bezog es sich doch auf derartige Aufnahmen.

Ein paar Berechnungen hab ich grad heir gefunden, ist allerdings doch mit Referenz: Calculator to Determine Distance to Object or Subject in an Image

Da oben hatte ich jetzt mal verloren, dass es um die Größe geht - so einen Ultraschallsensor kann man auch noch an einen Raspi (evtl. mit AVR-Umweg) packen und das ist nicht soo teuer Näherung / Entfernung - Watterott electronic

Dem TE geht es allerdings darum, die Größe von Gegenständen zu bestimmen. Glaube nicht dass diese Utlraschallsensoren die wahrscheinlich ein kegelförmiges Erkennungsfeld haben, da was nützen.

 

[flxmmr]

hm, der braucht aber die Größe in der Realität und rechnet dann die Entfernung aus:

The real size of the Object in real life, the actual or approximate estimated Width or Height size dimension, in feet or meters. The distance result computed here will be in the same units.

Einigen wir uns also darauf, dass man für eine indirekte Messung der Objektgröße (die im wesentlichen der Entfernungsmessung entspricht) einen Winkel und eine Länge oder eben zwei Winkel (wie bei den Stereokameras) oder was man sonst noch so mit Ähnlichkeit verwenden kann, braucht.

Der Ultraschallsensor war auch eher anwendungspezifisch gedacht, da das halt so billig ist, dass man es einfach parallel zur Kamera verwenden kann, um die Entfernung festzustellen (imho).

Wie auf der Seite schon angemerkt, sollten manche Kameras auch im Exif-Tag die Entfernung speichern, bei meiner alten EOS450 konnte ich das allerdings bei keinem meiner Objektive feststellen (auch nicht mit dem Kitobjektiv).

 

[DragonTear]

Wie auf der Seite schon angemerkt, sollten manche Kameras auch im Exif-Tag die Entfernung speichern, bei meiner alten EOS450 konnte ich das allerdings bei keinem meiner Objektive feststellen (auch nicht mit dem Kitobjektiv).

Bei guten Kameras - z.B. mit der Logitech 920 mit der ich vor kurzem gearbeitet hat (war ein semi-professionelles Projekt) konnte man den Autofocus in der tat mit Open-CV auslesen.
Allerdings kann man meines Wissens nach das scharf zu stellende Areal bei Webcams nicht wählen. Bzw. hab in OpenCV garkeine möglichkeit dafür gefunden.

Bei Dslrs ist das natürlich was anderes. Kann man die mit Live-Bild an einen Rechner anschließen?

 

[Boy2006]

Es gibt genug hersteller die sowas anbieten nur billig davon ist keines. sprechen wir von einen liebhaber projekt oder brauchst es für ne Firma?

 

[zerosys]

Moin,

danke für eure Antworten und sorry für die sehr späte Reaktion.

Es handelt sich um ein erstmal rein privates "Projekt", die Vermessung ist dabei nur der erste Schritt. Ich bin am Anfang der Idee davon ausgegangen "für so eine Vermessung gibt es bestimmt schon Android Apps".
Hier erwähnte Exif-Tags, Ultraschallsensoren usw. gehen ja schon ziemlich in die Tiefe(habe aber kein Problem damit für das Projekt so in die Tiefe zu gehen).

Ist wie im Ausgangspost bestimmt erstmal eine grobe Idee ohne wirkliche Ahnung meinerseits gewesen, problematischer wird das ganze nehme ich mal an auch wenn das zu vermessende Objekt rund ist.

Ich glaube ich muss mir darüber nochmal genauere Gedanken machen und dann etwas spezifischer nachschauen, aber irgendwo fängt man ja immer an nicht wahr.

 

[Boy2006]

Was willst du genau vermessen?

 

[zerosys]

Stahlfedern, schwierig stell ich mir dabei vor das sie halt abgerundet sind und nicht durchgängig sind.

 

[Thunderhit]

Dann brauchst du einen Ansatz über 3D. Nur mit einem 2D Bild wird das nichts, wenn sich die Objekte wie schon angesprochen nicht auf nur einer Ebene befinden.

 

[Tzk]

Ich würde in diesem Fall dann mit einem Referenzobjekt (oder einer Referenzlänge) und entweder 2 Kameras oder einer bewegten Kamera (+Motion Tracking) arbeiten.
Alternativ sollten auch mehrere Standbilder reichen, die man dann (bei ausreichend großer Überlappung) miteinander verrechnet.

* 2 zueinander ortsfeste Linsen + Motion Tracking gibts ja schon, unter anderem als Software fürs 3D Scannen mit Microsoft Kinect
* mehrere Bilder zusammensetzen kann man mit Visual SFM oder 123D Catch von Autodesk

Und dann gibts noch die tausenden Anbieter für Laserscannen, Structured Light Scannen und was es nicht alles gibt

 

[Morpheus2200]

Stichwort photogrammetrie.

ein paar Hundert bis tausend Bilder des Objektes machen aus allen Blickwinkeln. Dazu ein Objekt bekannter Größe dazu.

Mit entsprechender Software (z.B. PhotoScan (sauteuer)... es gab da auch irgendein OpenSource project -> selber googeln) ein 3D-Modell draus rechnen lassen.

Mithilfe dessen und dem mit eingelesenen Referenzobjekt kannst du dann alle Maße bestimmen.

 

[Boy2006]

Structured Light Scannen

eventuell ist das was ich meine.
Da gabs mal projekte wo man mittels einen oder mehrer beamer linien auf ein objekt projezierte das so vermessen wurde "dauer" halt.

 

[monosurround]

Zieh dir das mal rein WUGGL - Schweine wiegen leicht gemacht.
Das soll tatsächlich sehr genau funktionieren...

Edit: das war was ich suchte: http://www.agrarheute.com/news/eurotier-2016-piggycheck-schweine-per-smartphone-wiegen

PS: bevor hier Fragen aufkommen, habe das vor kurzem nebenher im TV aufgeschnappt. In dem Bericht wurde etwas ausführlicher dargestellt, was mit 3D Kameras machbar ist. Im Prinzip geht das schon in die Richtung die du da vorgibst...die können das Objekt recht exakt erfassen und so das Gewicht in kg bis auf eine Stelle nach dem Komma errechnen.

 

[Tzk]

es gab da auch irgendein OpenSource project -> selber googeln) ein 3D-Modell draus rechnen lassen.

Wie oben schon genannt:
VisualSFM : A Visual Structure from Motion System

eventuell ist das was ich meine.
Da gabs mal projekte wo man mittels einen oder mehrer beamer linien auf ein objekt projezierte das so vermessen wurde "dauer" halt.

Ganz genau. Sowas gibts z.B. von DAVID, die sind vor kurzem von HP geschluckt worden:
http://www8.hp.com/us/en/campaign/3Dscanner/overview.html