08.01.2016 Themen für Bachelor- und Masterarbeiten Prof. Breuer aus dem Lehrgebiet Photogrammetrie und Fernerkundung Vorbemerkung Eine Bachelorarbeit wird im Normalfall im 6. Semester des Bachelorstudiums geschrieben. Die Bearbeitungszeit beträgt 3 Monate und beginnt meistens mit der Vorlesungszeit des Sommersemesters. Parallel dazu finden noch andere Lehrveranstaltungen statt. Eine Masterarbeit wird im Normalfall im 4. Semester des Masterstudiums geschrieben. Die Bearbeitungszeit beträgt 5 Monate und beginnt meistens mit der Vorlesungszeit des Sommersemesters. Parallel dazu finden keine anderen Lehrveranstaltungen mehr statt. Aufgrund der gegebenen Rahmenbedingungen kann in einer Masterarbeit ein Thema viel intensiver bearbeitet werden, als in einer Bachelorarbeit. Entsprechend ist der Anspruch an eine Masterarbeit höher als an eine Bachelorarbeit. Daher eignet sich nicht jedes Thema für eine Bachelorarbeit und nicht jedes Thema bietet ausreichend Stoff für eine Masterarbeit. Darüber hinaus berücksichtige ich bei der Auswahl des Themas auch das individuelle Vorwissen des/der Studierenden. Studierende können gerne auch ein eigenes Thema vorschlagen. Wenn Sie ein Thema interessiert, dann sprechen Sie mich bitte an. Wir werden dann gemeinsam überlegen, ob und wie sich das Thema im individuellen Fall als Bachelor- oder Masterarbeit für Sie eignet. Mit freundlichen Grüßen Prof. Dipl.-Ing. Michael Breuer Lehrgebiet: Photogrammetrie und Fernerkundung Labor für Photogrammetrie (Laborleiter) Beuth Hochschule für Technik Berlin Fachbereich III Luxemburger Str. 10 13353 Berlin Tel.: 030-4504-5144 Fax.: 030-4504-665144 Haus Bauwesen - Zimmer 144 Homepage: http://prof.beuth-hochschule.de/breuer Beuth Hochschule für Technik Berlin 1 08.01.2016 Themen für Bachelor- und Masterarbeiten Prof. Breuer aus dem Lehrgebiet Photogrammetrie und Fernerkundung Oberthema: Bauaufnahme (Bachelor) Im Rahmen der Kooperation der Beuth Hochschule (Labor für Photogrammetrie) mit dem Brandenburgischen Landesamt für Denkmalpflege und archäologisches Landesmuseum werden Bau- und Bodendenkmale vermessen, in geeigneter Weise dokumentiert und visualisiert. Dabei kommt es darauf an, bestimmte Genauigkeitsvorgaben einzuhalten und für die abgeleiteten Datenprodukte (z.B. Pläne, Orthophotos, maßstäbliche Abwicklungen, virtuelle 3D-Modelle) zu gewährleisten. Methoden sind Tachymetrie, GPS, Photogrammetrie und Fernerkundung. Oberthema: UAS - Prozessierung von Bildern, die mit einem Unmanned Aerial System aufgenommenen wurden #2015.01 Untersuchung der Software UASMASTER der Firma Trimble zur Prozessierung von Bildern, die mit einem UAS aufgenommen wurden (Bachelor) Auf Grundlage von UAS-Bildern lassen sich digitale Oberflächenmodelle und Orthobilder (Bildmosaike entzerrter und georeferenzierter Einzelbilder) herstellen. Es soll untersucht werden, in wieweit sich die Software UASMASTER dafür eignet. (Statt UAS werden auch die Begriffe Drohne oder RPAS = remotely piloted aircraft system verwendet) Oberthema: Radar-Fernerkundung (Master) Die Radar-Fernerkundung bietet spannende Möglichkeiten der wetterunabhängigen Datenaufnahme. Radardaten bieten aufgrund ihrer Struktur besondere Auswertemöglichkeiten. So lassen sich mit Hilfe der Radar-Interferometrie z.B. digitale Geländemodelle erstellen. Auch sind basierend auf dieser Methode flächenhafte Deformationsmessungen möglich. #2015.02 Filtering techniques for an interferometric high-resolution DEM (Master) Joint master-thesis with Airbus Space & Defence, Potsdam (Dr. Lang, Dr. Riedmann) In the frame of the value-adding processes which Astrium seeks to establish for the worldwide TanDEM-X Elevation model, filtering techniques will play an important role in the subsequent processing of the initial raw digital surface model. The thesis should cover the implementation of filter algorithms with regard to several aspects like vegetation cover removal, suitability for and sensitivity of different land cover types respectively landscapes and the applicability and performance on larger areas. Beuth Hochschule für Technik Berlin 2 08.01.2016 Themen für Bachelor- und Masterarbeiten Prof. Breuer aus dem Lehrgebiet Photogrammetrie und Fernerkundung The student should have experience in working with Digital Elevation Models as well as basic knowledge in GIS, remote sensing and processing of raster data. Oberthema: objektorientierte Klassifizierung (Bachlor oder Master) Die Hochschule besitzt Lizenzen für zwei Softwareprodukte zur objektorientierten Klassifizierung. Das sind eCognition der Firma Trimble und ERDAS IMAGINE Objective der Firma Hexagon. Beide Softwareprodukte können im Rahmen von Bachelor- und Masterarbeiten verwendet werden. Oberthema: optische 3D-Messsysteme Mit Hilfe optischer 3D-Messsysteme können Objekte berührungslos dreidimensional vermessen werden. Das Ergebnis ist eine 3D-Punktwolke, deren Punkte in einem 3D-Koordinatensystem eindeutig definierte 3D-Koordinaten besitzen. #2015.03 Vergleich der 3D-Messysteme Artec EVA 3D Scanner und FARO Freestyle 3D Scanner (Bachelor) Die Beuth Hochschule besitzt einen EVA 3D Scanner der Firma Artec. Von der Firma FARO kann ein Freestyle 3D Scanner entliehen werden. Beide Systeme sollen hinsichtlich ihrer Performance und erzielbaren Genauigkeit untersucht werden. Das Thema ist als Gruppenarbeit geeignet. Oberthema: Computer Vision (photogrammetrische Anwendungen mit Lösungsansätzen aus der Computer Vision, Entwicklungsprojekte auf Basis von OpenCV) (Master - für ambitionierte Softwareentwickler) Die Computer Vision ist ein Teilgebiet der Informatik und beschäftigt sich wie die Photogrammetrie und Fernerkundung mit der Ableitung geometrischer und semantischer Informationen aus Bildern. Heute kann auf eine Vielzahl leistungsfähiger Algorithmen zurückgegriffen werden, die in Form von SoftwareBibliotheken zur Verfügung stehen. Die OpenSource-Softwarebibliothek OpenCV steht beispielhaft für eine solche Ressource. #2015.04 Entwicklung und Bau eines photogrammetrischen 3D-Mess-Systems mit optischen Sensoren (Master - für ambitionierte Softwareentwickler) Im Rahmen der Arbeit soll ein photogrammetrisches 3D-Mess-System entworfen und als Prototyp gebaut werden. Als optische Sensoren sollen einfache Webcams verwendet werden. Für die softwaretechnische Umsetzung stehen OpenSourceBeuth Hochschule für Technik Berlin 3 08.01.2016 Themen für Bachelor- und Masterarbeiten Prof. Breuer aus dem Lehrgebiet Photogrammetrie und Fernerkundung Softwarebibliotheken zur Verfügung (z.B. OpenCV). Voraussetzung für eine erfolgreiche Teilnahme ist Freude am Entwerfen und Bau eines technischen Systems und der dafür notwendigen Software. Oberthema: Digitale Bildverarbeitung mit Java und ImageJ (Master für ambitionierte Softwareentwickler) ImageJ ist eine OpenSource Bildverarbeitungssoftware, deren Methoden im Lehrbuch von Burger/Burge (2015): Digitale Bildverarbeitung (Springer Verlag) anschaulich beschrieben sind. Sie bietet eine gute Grundlage eigener Entwicklungen. #2015.05 Entwicklung und Implementierung eines Plugins für ImageJ zur automatischen relativen Orientierung (Master für ambitionierte Softwareentwickler) Im Rahmen der Arbeit soll ein Plugin für ImageJ entwickelt werden, das ein gegebenes Stereobildpaar automatisch relativ orientiert (photogrammetrische relative Orientierung). Die ermittelten Orientierungsdaten sollen derart zur Verfügung gestellt werden, dass das relativ orientierte Stereobildpaar in der Software IMAGINE Photogrammetry geladen und stereoskopisch ausgewertet werden kann. Oberthema: Photogrammetrie und Fernerkundung - Klassische anwendungsbezogene Untersuchungen mit Fernerkundungsdaten (Luft- und Satellitenbilder) #2015.06 Vergleich der Methoden SGM und eATE der Software IMAGINE Photogrammetry zur Generierung von digitalen Oberflächenmodellen (DOM) von Wald auf Grundlage von Luftbilddaten (Bachelor oder Master) In Kooperation mit dem Nationalpark Eifel (Dr. Spors). Semi-Global-Matching (SGM) ist eine moderne Methode der digitalen Bildverarbeitung und Photogrammetrie zur Erzeugung dichter 3D-Punktwolken aus Bildern. Die Bilder können sowohl stereoskopisch als auch konvergent aufgenommen worden sein. Implementierungen von SGM-Algorithmen finden sich heute in vielen kommerziellen photogrammetrischen Softwareprodukten. Mit der Version 2014 kann in der Software IMAGINE Photogrammetry zum ersten Mal ein SGM-Algorithmus genutzt werden. Bisher stand dort zur Generierung dichter 3DPunktwolken nur der eATE-Algorithmus zur Verfügung (eATE = enhanced automated terrain extraction). Ziel ist die Untersuchung der in der Software IMAGINE Photogrammetry neuen Auswertemöglichkeit des SGM-Algorithmus. Als Szenario einer konkreten Anwendung soll ein digitales Oberflächenmodell (DOM) von Wald generiert werden. Dabei soll Beuth Hochschule für Technik Berlin 4 08.01.2016 Themen für Bachelor- und Masterarbeiten Prof. Breuer aus dem Lehrgebiet Photogrammetrie und Fernerkundung ein Vergleich mit dem eATE-Algorithmus angestellt werden. Eigene Tests mit realen Bilddaten sind durchzuführen und zu bewerten. Hierfür stehen digitale stereoskopische Bilddaten (RGB, CIR) von Teilbereichen des Nationalparks Eifel zur Verfügung. Schlussendlich ist die Frage zu klären, ob mit dem SGM-Algorithmus (verglichen mit dem eATE-Algorithmus) bessere Ergebnisse erzielt werden können. #2015.07 Untersuchung von Möglichkeiten und Grenzen von Atmosphärenkorrekturen optischer Fernerkundungsdaten mit dem Software Modul ATCOR (Bachelor) ATCOR ist ein Modul zur Software ERDAS IMAGINE, mit dem sich Fernerkundungsdaten atmosphärisch korrigieren lassen. In der Arbeit ist anhand von praktischen Anwendungsbeispielen zu untersuchen, in wieweit ATCOR diese Aufgabe erfüllt. #2015.08 Entwicklung von Modellen für die automatisierte Klassifizierung von Fernerkundungsdaten mit dem Model Maker in der Software ERDAS IMAGINE (Bachelor) Der Model Maker ist ein Modul zur Software ERDAS IMAGINE, mit dem sich Auswerteprozesse auf Fernerkundungsdaten grafisch unterstützt programmieren lassen. In der Arbeit ist anhand von praktischen Anwendungsbeispielen zu untersuchen, was mit dem Model Maker möglich ist. #2015.09 Untersuchung zu vermuteten Qualitätseinbußen bei Klassifikationsergebnissen durch die Verwendung von verlusstbehaftet komprimierten optischen Fernerkundungsdaten (Bachelor oder Master) In der Praxis der Fernerkundung stehen manchmal nur verlusstbehaftet komprimiere Fernerkundungsdaten zur Verfügung. Es wird vermutet, dass die verlusstbehaftete Bilddatenkompression Einfluss auf das Ergebnis einer Klassifikation haben kann, die auf Grundlage dieser Daten durchgeführt wird. Dieser Frage soll im Detail nachgegangen werden. Dabei sollen sowohl pixelbasierte, als auch objektbasierte Klassifikationsverfahren zur Anwendung kommen. #2015.10 Untersuchung der Batch-Software Condor zur Verteilung von ERDASProzessen in einem Rechnernetz (Bachelor oder Master) Rechenintensive Prozesse können beschleunigt verarbeitet werden, wenn sie auf mehrere CPUs verteilt werden. Ziel der Arbeit ist eine Untersuchung, wie hierfür die Batch-Software Condor genutzt werden kann. Am Beispiel von Rechenprozessen der Software ERDAS soll die Verteilung solcher Prozesse in einem Rechnernetz erprobt werden. Beuth Hochschule für Technik Berlin 5 08.01.2016 Themen für Bachelor- und Masterarbeiten Prof. Breuer aus dem Lehrgebiet Photogrammetrie und Fernerkundung #2015.11 Untersuchung der Software IMAGINE Objective zur objektorientierten Klassifizierung hochauflösender optischer Fernerkundungsdaten (Bachelor oder Master) (In Zusammenarbeit mit dem Amt für Geoinformation, Vermessungs- und Katasterwesen Mecklenburg Vorpommern, Herr Kai Jütte) Die automatisierte Liegenschaftskarte (ALK) enthält unter anderem die tatsächliche Nutzung (Landnutzung). Bilddaten (Luft- bzw. Satellitenbilder) mit den Kanälen RGB+NIR sollen als Grundlage verwendet werden, um die Landnutzung zu klassifizieren. An einem konkreten Anwendungsbeispiel soll untersucht werden, in wieweit sich die Software IMAGINE Objective zur objektorientierten Klassifizierung der Landnutzung eignet. #2015.12 Untersuchung des Automationspotenzials von Prozessen der Software ERDAS IMAGINE zur Herstellung photogrammetrischer Datenprodukte (Bachelor oder Master) In der Praxis herrscht zunehmender Kostendruck. Gleichzeitig sollen bestimmte Qualitätsanforderungen eingehalten werden. Es ist zu untersuchen, wie sich Standardprozesse der Software ERDAS IMAGINE automatisieren lassen (z.B. der Prozess der Orthophotoproduktion inklusive der radiometrischen Mosaikbildung). Für die Umsetzung soll eine geeignete Scriptsprache (z.B. Python, Perl, o.ä.) zum Einsatz kommen. Daneben ist zu untersuchen, welche ERDAS IMAGINE Prozesse sich für eine Automation überhaupt geeignet sind. Schlussendlich soll darauf eingegangen werden, wie die Qualitätsanforderungen definiert sind (z.B. ISO Norm, DIN Norm) und wie bei einer automatisierten Prozessierung die Qualitätssicherung realisiert werden kann. Zu untersuchen ist, welche Informationen auf der Grundlage stereoskopischer ASTER Fernerkundungsdaten generiert werden können. Gleichzeitig soll der Frage nachgegangen werden, durch welche Parameter lawinengefährdete Bereiche charakterisiert sind. Anschließend soll versucht werden, solche Bereiche auszuweisen. Dabei sind insbesondere die Möglichkeiten und Grenzen der Fernerkundung kritisch zu hinterfragen. Zusätzliche Daten können – sofern sie verfügbar gemacht werden können – verwendet werden. #2015.13 Untersuchung zur geodätischen Datumstransformation mit der Software ERDAS IMAGINE (Bachelor oder Master) In ERDAS IMAGINE wird zwischen Horizontal und Vertical Datum unterschieden. Entsprechend werden Transformationen entweder nur auf die Lage oder die Höhe angewandt. Es ist zu untersuchen, inwieweit diese Trennung zulässig ist und ob nicht eine dreidimensionale, gemeinsame Beschreibung von Transformationen der Lage und Höhe der Vorzug gegeben werden sollte. Gründe für das jetzige Vorgehen sind zu ermitteln, Probleme eines dreidimensionalen Ansatzes sind darzulegen. Beuth Hochschule für Technik Berlin 6 08.01.2016 Themen für Bachelor- und Masterarbeiten Prof. Breuer aus dem Lehrgebiet Photogrammetrie und Fernerkundung #2015.14 Standardisierter Datenaustausch für photogrammetrische Orientierungsdaten (Bachelor oder Master) Photogrammetrische Orientierungsdaten sind Daten der Inneren und Äußeren Orientierung von Bildern, die für eine stereophotogrammetrische oder eine Mehrbildauswertung geeignet sind. In diesem Sinn kann ein orientiertes Stereobildpaar als photogrammetrisches Datenprodukt verstanden werden, mit dem die stereophotogrammetrische Messung möglich ist, und das sich entsprechend vermarkten ließe. Zu untersuchen ist, ob und wie zurzeit orientierte Stereobildpaare kommerziell angeboten werden und in welcher Form die Orientierungsdaten zur Verfügung gestellt werden. Darüber hinaus ist eine Liste geeigneter Softwareprodukte anzufertigen, die für die Weiterverarbeitung der Daten geeignet sind. Idealerweise sollten die Orientierungsdaten in einer universellen Form vorliegen, sodass die direkte Verarbeitung der Daten mit beliebiger Software für die stereoskopische Auswertung möglich ist. Zu klären ist, ob so ein universelles Datenformat bereits existiert, von welchen Softwareanbietern es unterstützt wird und – falls es noch nicht existiert – wie es aufgebaut sein könnte. #2015.15 Untersuchung von Sentinel-2 Bilddaten für die Landnutzungsklassifizierung (Bachelor oder Master) Am 23. Juni 2015 startete der europäische Sentinel-2 Satellit. Er liefert multispektrale optische Fernerkundungsdaten mit einer Bodenauflösung von bis zu 10m. Es soll untersucht werden, wie gut sich mit diesen Daten Landnutzungsklassifizierungen durchführen lassen. #2015.16 Aktueller Stand naher Echtzeitprozessierung von Fernerkundungsdaten (Bachelor oder Master) Besonders in Gefahrenlagen, z.B. nach Naturkatastrophen besteht großer Bedarf an aktuellen Fernerkundungsdaten. Es soll untersucht werden, was für Daten in solchen Fällen konkret benötigt werden und welche Verfahren heute zur Verfügung stehen, um verschiedene Datenprodukte in naher Echtzeit zur Verfügung zu stellen. #2015.17 Big-Data in der Fernerkundung (Bachelor oder Master) Fernerkundungs-Datenarchive wachsen von Tag zu Tag. Nur ein Bruchteil, der zur Verfügung stehenden Daten wird heute genutzt und ausgewertet. Auf der anderen Seite stehen Entwicklungen zur automatisierten Bearbeitung sehr großer Datenmengen (Big Data). Es soll untersucht werden, welche Methoden unter dem Beuth Hochschule für Technik Berlin 7 08.01.2016 Themen für Bachelor- und Masterarbeiten Prof. Breuer aus dem Lehrgebiet Photogrammetrie und Fernerkundung Begiff „Big Data“ heute zur Verfügung stehen und wie sich ihr Nutzungspotenzial in Bezug auf Fernerkundungsdaten beurteilen lässt. #2015.18 Von der 3D-Punktewolke zum 3D-Druck (Bachelor) Das Ergebnis einer photogrammetrischen Objekterfassung ist häufig eine 3DPunktwolke. In der Arbeit soll untersucht werden, welche Schritte notwendig sind, um auf Basis einer solchen 3D-Punktwolke einen 3D-Druck zu erstellen. #2015.19 Untersuchung der Kamerakalibrierung der Software Photoscan der Firma AGISOFT (Bachelor) Bei der Verarbeitung von Bildern mit der Software Photoscan können die Kameraparameter der Kameras bestimmt werden, mit denen die Bilder aufgenommen wurden. Es soll untersucht werden, wie diese Parameter zustande kommen und welche Aufnahmekonfigurationen zu favorisieren sind, um die Parameter möglichst verlässlich zu bestimmen. Beuth Hochschule für Technik Berlin 8
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