Ein praktischer Vergleich von drei aktuellen Softwarelösungen für photogrammetrische Anwendungen

Masterarbeit, Fachhochschule St. Pölten, Masterstudiengang Digitale Medientechnologien, Masterklasse Postproduktion, 2019

Der Gegenstand dieser Diplomarbeit ist ein praktischer Vergleich dreier Photogrammetrie Softwarelösungen: Agisoft Metashape, RealityCapture und AliceVision Meshroom. Zwei davon haben sich durchaus schon als Industriestandard implementiert; die dritte glänzt durch ihre kostenlose Verwendungsmöglichkeit, da sie Open Source ist. Die Arbeit erklärt was Photogrammetrie eigentlich ist, gibt einen kurzen Überblick über den geschichtlichen Verlauf dieses Vermessungsverfahrens und versucht auf einfache Art und Weise die komplexen, einzelnen Arbeitsschritte des Photogrammetrie Workflows zu erläutern. Für den Softwarevergleich wurden die Ausgangsbilder der vier verschiedenen Objekte, die es in 3D nachzubilden gilt, selbstständig aufgenommen. Bei den Modellen handelt es sich um eine kleine Burg, einen Leiterwagen, eine handliche Truhe und eine Anhäufung von Steinen. Im Laufe der Arbeit wird auf die korrekte Aufnahme der zu verwendeten Bildern eingegangen und mögliche Problemlösungen aufgezeigt, die das Endergebnis zum Positiven verändern können. Auch etwaige Objekte, die sich absolut nicht für die Rekonstruktion mittels Photogrammetrie eignen, werden angesprochen. Die drei verwendeten Photogrammetrie Programme werden im praktischen Teil erklärt und auf ihre speziellen Einstellungsmöglichkeiten wird ebenfalls eingegangen. Die einzelnen Berechnungszeiten der benötigten Arbeitsschritte werden miteinander verglichen, die erhaltenen 3D Modelle werden auf etwaige Artefakte, Fehler, Texturprobleme oder Ähnliches untersucht und einige Distanzen der realen Maße werden jenen im 3D Raum gegenübergestellt, um Abweichungen feststellen zu können. Zusammen mit der Auswertung einer Online Expertenbefragung, ergeben sich eine Vielzahl von Kriterien, die eine Beurteilung der Photogrammetrieprogramme ermöglicht und zeigt, dass auch Freeware wie Meshroom konkurrenzfähige, realistische Objekte erstellen kann.

The subject matter of this diploma thesis is a practical comparison of three photogrammetry software solutions: Agisoft Metashape, RealityCapture and AliceVision Meshroom. Two of them are more or less already implemented as an industry standard; the third one is open source. The thesis explains what photogrammetry is, gives a brief overview of its history and describes the complex, individual steps of the photogrammetry workflow in a simple way. The author took the source images of the four different objects that are replicated in 3D. The models are a small castle, a handcart, a handy chest and an arranged pile of stones. In the course of the thesis, the correct capture setup for the pictures is discussed and solutions to possible occurring problems are given, which can enhance the result. Even objects, which are not suited for the reconstruction through photogrammetry, are addressed. The three programs are explained in the practical part, as well as their various options in their corresponding settings. After the respective 3D models have been created by the three software solutions, the individual processing times of the required worksteps are compared. Furthermore, the 3D models are examined for any errors, artefacts, texture problems etc. Since the real objects were measured by hand and the exact dimensions documented, the corresponding distances in 3D space are also compared in the computer animation software Autodesk Maya. Together with the evaluation of the online expert survey, this results in a variety of criteria that allows an appraisal of the photogrammetry programs and proofs, that freeware, as Meshroom, is capable of creating competitive and realistic objects.