Within this work an approach was developed, which utilises airborne laser scanner data in order to generate 3D building models. These 3D building models may be used for technical and environmental planning. The approach has to follow certain requirements such as working automatically and robust and being flexible in use but still practicable. The approach starts with small point clouds containing one building at the time extracted from laser scanner data set by applying a pre-segmentation scheme. The laser scanner point cloud of each building is analysed separately. A 2.5D-Delaunay triangle mesh structure (TIN) is calculated into the laser scanner point cloud. For each triangle the orientation parameters in space (orientation, slope and perpendicular distance to the barycentre of the laser scanner point cloud) are determined and mapped into a parameter space. As buildings are composed of planar features, primitives, triangles representing these features should group in parameter space. A cluster analysis technique is utilised to find and outline these groups/clusters. The clusters found in parameter space represent plane objects in object space. Grouping adjacent triangles in object space - which represent points in parameter space - enables the interpolation of planes in the ALS points that form the triangles. In each cluster point group a plane in object space is interpolated. All planes derived from the data set are intersected with their appropriate neighbours. From this, a roof topology is established, which describes the shape of the roof. This ensures that each plane has knowledge on its direct adjacent neighbours. Walls are added to the intersected roof planes and the virtual 3D building model is presented in a file written in VRML (Virtual Reality Macro Language). Besides developing the 3D building model reconstruction scheme, this research focuses on the geometric reconstruction and the derivation of attributes of 3D building models. The developed method was tested on different data sets obtained from different laser scanner systems. This study will also show, which potential and limits the developed method has when applied to these different data sets. / In der vorliegenden Arbeit wird eine neue Methode zur automatischen Rekonstruktion von 3D Gebäudemodellen aus Flugzeuglaserscannerdaten vorgestellt. Diese 3D Gebäudemodelle können in technischer und landschaftsplanerischer Hinsicht genutzt werden. Bezüglich der zu entwickelnden Methode wurden Regelungen und Bedingungen erstellt, die eine voll automatische und robuste Arbeitsweise sowie eine flexible und praktikable Nutzung gewährleisten sollten. Die entwickelte Methode verwendet Punktwolken, welche mittels einer Vorsegmentierung aus dem gesamten Laserscannerdatensatz extrahiert wurden und jeweils nur ein Gebäude beinhalten. Diese Laserscannerdatenpunktwolken werden separat analysiert. Eine 2,5D-Delaunay-Dreiecksvermaschung (TIN) wird in jede Punktwolke gerechnet. Für jedes Dreieck dieser Vermaschung werden die Lageparameter im Raum (Ausrichtung, Neigungsgrad und senkrechter Abstand der Ebene des Dreiecks zum Schwerpunkt der Punktwolke) bestimmt und in einen Parameterraum aufgetragen. Im Parameterraum bilden diejenigen Dreiecke Gruppen, welche sich im Objektraum auf ebenen Flächen befinden. Mit der Annahme, dass sich ein Gebäude aus ebenen Flächen zusammensetzt, dient die Identifizierung von Clustern im Parameterraum der Detektierung dieser Flächen. Um diese Gruppen/Cluster aufzufinden wurde eine Clusteranalysetechnik genutzt. Über die detektierten Cluster können jene Laserscannerpunkte im Objektraum bestimmt werden, die eine Dachfläche formen. In die Laserscannerpunkte der somit gefundenen Dachflächen werden Ebenen interpoliert. Alle abgeleiteten Ebenen gehen in den entwickelten Rekonstruktionsalgorithmus ein, der eine Topologie zwischen den einzelnen Ebenen aufbaut. Anhand dieser Topologie erhalten die Ebenen ?Kenntnis? über ihre jeweiligen Nachbarn und können miteinander verschnitten werden. Der fertigen Dachgestalt werden Wände zugefügt und das komplette 3D Gebäudemodell wird mittels VRML (Virtual Reality Macro Language) visualisiert. Diese Studie bezieht sich neben der Entwicklung eines Schemas zu automatischen Gebäuderekonstruktion auch auf die Ableitung von Attributen der 3D Gebäudemodellen. Die entwickelte Methode wurde an verschiedenen Flugzeuglaserscannerdatensätzen getestet. Es wird gezeigt, welche Potentiale und Grenzen die entwickelte Methode bei der Bearbeitung dieser verschiedenen Laserscannerdatensätze hat.

Corrosion of steel reinforcement has been identified as one of the major problems facing many existing reinforced concrete structures including bridges. The exposure to aggressive environmental conditions such as those with high concentrations of chloride ions due to the use of de-icing salt in cold regions or high concentrations of carbon dioxide due to increased greenhouse gas emissions, accelerate the initiation process of corrosion. As corrosion initiates, the structural performance in terms of load-carrying capacity, ductility, and service life deteriorate over time. Coupling the effect of reinforcement corrosion with service loads may further weaken the structural performance of reinforced concrete bridges due to the presence of transverse load-induced cracks. Accordingly, a research program was conducted to evaluate the structural performance of reinforced concrete beams subjected to coupled effects of service loads and reinforcement corrosion. The research project consisted of combined experimental and numerical investigations. The experimental phase consisted of tests of nine small-scale beams and six large-scale beams. The beams were designed, constructed, instrumented, and loaded under a four-point load test. The primary test variables were the applied corrosion current density, level of corrosion, and level of sustained loading as percentage of beam ultimate capacity (0% Pu, 40% Pu, and 60% Pu). The corrosion level of steel reinforcement was quantitatively assessed using gravimetric weight measurements and three-dimensional laser scanner technique. Test results indicated that failure of corroded RC beams was brittle due to premature rupture of corroded steel bars, which was attributed to the development of localized corrosion at the sections with flexural cracks in beams. Furthermore, it was found that beams subjected to higher levels of service loads, experienced further reductions in ultimate load capacity and ductility. In addition, tensile tests were used to evaluate the effect of corrosion on the mechanical performance of steel bars retrieved from the corroded beams. It was found that the tensile strength of corroded steel bars, based on nominal sectional area, was reduced with the increase of corrosion levels. In contrast, the tensile strength, based on minimum sectional area, was not influenced by the non-uniform distribution and localization of corrosion. In fact, there was a slight increase in strength with the increase of corrosion levels. The numerical phase consisted of finite element analyses of beams using DIANA FE analysis software. A simplified approach was implemented to introduce the damage induced by corrosion into two-dimensional nonlinear FE models, based on the experimental testing of corroded beams and corroded steel bars. The analyses were reasonably accurate in predicting cracking patterns, residual load capacity, residual ductility, and failure modes of corroded beams. Subsequently, the validated model was used to conduct a parametric study on the level of service loads, level of corrosion, strength of concrete, and tensile reinforcement ratio. It was found that the FE model of corroded beams was strongly influenced by the level of service loads, level of corrosion, and tensile reinforcement ratio.

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Digitala terrängmodeller (DTM:er) används i samhället för många viktigafunktioner och behöver därför hållas uppdaterade när förändringar sker.Sverige har en nationell höjdmodell (NH) som innehåller höjddata över helalandet. Uppdateringen av NH förlitar sig mestadels på flygburen laserskanning(FLS). Den flygburna laserskanningsmetoden har generellt en högremätosäkerhet i tätbevuxen skog. Vid exploateringar eller framtida planeradeförändringar i skogsområden kan en mer exakt modell behövas. En utvärdering har genomförts av den handhållna laserskannern ZEB-REVO med syfte att bestämma vilken mätosäkerhet som kan uppnås i tätbevuxenskog, undersöka hur mätosäkerheten förändras med punktavståndet i denproducerade DTM:en samt vilken mätosäkerhet ZEB-REVO har i jämförelsemed NH i samma område. I studien har två skogstyper inkluderats bestående av granskog och tallskog.Mätosäkerheten har bestämts genom att mäta in terrestra kontrollprofiler medtotalstation. För att kunna genomföra en inmätning av kontrollprofiler har ettbruksnät etablerats genom ett fullständigt anslutet polygontåg viahelsatsmätning. De kända punkterna som polygontåget anslutits mot har mättsin med fri stationsetablering via SmartWorx. Resultatet visar att mätosäkerheten förbättras när punktavståndet reduceras.Mätningarna med ZEB-REVO har potential att uppnå en lägre mätosäkerhetän NH i båda skogstyperna. Resultatet för tallskogen visar att ZEB-REVO kanuppnå en lägesosäkerhet på 4-centimetersnivå och en medelavvikelse i höjd på0,018 m mot inmätta kontrollprofiler. Jämförelsen mot kontrollprofiler förområdet i granskogen visar att en medelavvikelse i höjd på 0,058 m gick attuppnå där. ZEB-REVO har potential att förbättra data i NH och data insamlad med ZEBREVOkan ligga till grund för terrängmodellering för projektering.Instrumentet kan även uppnå den bästa noggrannhetsklassningen, klass 1 i SISTS21144:2016 där en maximal medelavvikelse i höjd inte får överstiga 0,02m. / Digital terrain models (DTMs) are used in society for many importantfunctions and therefore need to be kept up to date when changes occur.Sweden has a national height model (NH) that provides height data across thewhole country. The update of NH mostly relies on airborne laser scanning(ALS). The airborne laser scanning method generally has a highermeasurement uncertainty in dense forests. When exploitation or futureplanned changes in forest areas occur, a more accurate model may need to beproduced. An evaluation has been carried out of the handheld laser scanner ZEB-REVO with the aim of determining the instrument's measurement uncertainty indense forests, evaluating how the measurement uncertainty changes with thepoint distance in the produced DTM and the measurement uncertainty ZEBREVOmay achieve in comparison with NH in the same area. The study included two different types of forest consisting of spruce and pineforest trees, respectively. Measurement uncertainty has been determined bymeasuring terrestrial control profiles with a total station. In order to be ableto carry out the measurement of control profiles, a working control networkhas been established through a fully connected traverse using full rounds ofmeasurement. The known points to which the traverse is connected have beenmeasured as free stations using SmartWorx. The results show that the measurement uncertainty improves when the pointdistance is reduced. The measurements with ZEB-REVO have the potential toachieve a lower measurement uncertainty than NH in both forest types. Theresults for the pine forest show that ZEB-REVO can achieve a 4 centimetrelevel uncertainty and an average deviation of height of 0,018 m against themeasured control profiles. The comparison with control profiles for the areain the spruce forest shows that an average deviation in height of 0,058 m wasachievable. ZEB-REVO has the potential to improve data in NH and data collected withZEB-REVO can form the basis for terrain modelling for projectionwork. Theinstrument can also achieve the best accuracy rating 1, for which themaximum mean deviation in height must not exceed 0.02 m.

Die Kartierung und Lokalisierung eines mobilen Roboters in seiner Umgebung ist eine wichtige Voraussetzung für dessen Autonomie. In dieser Arbeit wird der Einsatz eines 3D-Laserscanners zur Erfüllung dieser Aufgaben untersucht. Durch die optimierte Anordnung eines rotierenden 2D-Laserscanners werden hochauflösende Bereiche vorgegeben. Zudem wird mit Hilfe von ICP die Kartierung und Lokalisierung im Stillstand durchgeführt. Bei der Betrachtung zur Verbesserung der Bewegungsschätzung wird auch eine Möglichkeit zur Lokalisierung während der Bewegung mit 3D-Scans vorgestellt. Die vorgestellten Algorithmen werden durch Experimente mit realer Hardware evaluiert.

Made available in DSpace on 2015-02-24T19:48:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AndersonMS_TESE_inicio_pag69.pdf: 4445825 bytes, checksum: 1053632581a0015bab09d4146df22458 (MD5) Previous issue date: 2013-01-31 / Petr?leo Brasileiro SA - PETROBRAS / The aim of this work was to describe the methodological procedures that were mandatory to develop a 3D digital imaging of the external and internal geometry of the analogue outcrops from reservoirs and to build a Virtual Outcrop Model (VOM). The imaging process of the external geometry was acquired by using the Laser Scanner, the Geodesic GPS and the Total Station procedures. On the other hand, the imaging of the internal geometry was evaluated by GPR (Ground Penetrating Radar).The produced VOMs were adapted with much more detailed data with addition of the geological data and the gamma ray and permeability profiles. As a model for the use of the methodological procedures used on this work, the adapted VOM, two outcrops, located at the east part of the Parnaiba Basin, were selected. On the first one, rocks from the aeolian deposit of the Piaui Formation (Neo-carboniferous) and tidal flat deposits from the Pedra de Fogo Formation (Permian), which arises in a large outcrops located between Floriano and Teresina (Piau?), are present. The second area, located at the National Park of Sete Cidades, also at the Piau?, presents rocks from the Cabe?as Formation deposited in fluvial-deltaic systems during the Late Devonian. From the data of the adapted VOMs it was possible to identify lines, surfaces and 3D geometry, and therefore, quantify the geometry of interest. Among the found parameterization values, a table containing the thickness and width, obtained in canal and lobes deposits at the outcrop Pared?o and Biblioteca were the more relevant ones. In fact, this table can be used as an input for stochastic simulation of reservoirs. An example of the direct use of such table and their predicted radargrams was the identification of the bounding surface at the aeolian sites from the Piau? Formation. In spite of such radargrams supply only bi-dimensional data, the acquired lines followed of a mesh profile were used to add a third dimension to the imaging of the internal geometry. This phenomenon appears to be valid for all studied outcrops. As a conclusion, the tool here presented can became a new methodology in which the advantages of the digital imaging acquired from the Laser Scanner (precision, accuracy and speed of acquisition) were combined with the Total Station procedure (precision) using the classical digital photomosaic technique / Neste trabalho s?o apresentados os procedimentos metodol?gicos necess?rios para realizar o imageamento digital 3D da geometria externa e interna de afloramentos an?logos a reservat?rios, e elaborar seus Modelos Virtuais de Afloramentos (MVA). Para imagear a geometria externa foram utilizados o Laser Scanner, o GPS Geod?sico e a Esta??o Total, enquanto que para imagear a geometria interna foi utilizado o GPR. Nos MVA elaborados foram acrescidas ainda as informa??es geol?gicas e as obtidas nas perfilagens com raios gama e de permeabilidade. Como estudo de caso, para exemplificar os procedimentos metodol?gicos propostos, foram escolhidos dois conjuntos de afloramentos na borda leste da Bacia do Parna?ba. Na primeira ?rea ocorrem rochas de origem e?lica da Forma??o Piau? (Neocarbon?fero) e plan?cie de mar? da Forma??o Pedra de Fogo (Permiano), que afloram em um amplo corte de estrada, situado entre Floriano e Teresina (Piau?). A segunda ?rea, situada no Parque Nacional de Sete Cidades, tamb?m no Piau?, envolve rochas da Forma??o Cabe?as depositadas em sistemas fl?vio-deltaicos, durante o Neodevoniano. Com os MVA elaborados foi poss?vel identificar, linhas, superf?cies e geometrias 3D e, assim, quantificar as geometrias de interesse. Dentre as parametriza??es mais relevantes, ressaltam-se a tabela com valores de espessura e largura, obtidas em dep?sitos de canais e em lobos, nos afloramentos Pared?o e Biblioteca. Esta tabela pode ser utilizada como entrada (input) para simula??o estoc?stica de reservat?rios. Um exemplo da aplica??o direta dos radargramas interpretados foi a identifica??o de superf?cies limitantes, em dep?sitos e?licos, da Forma??o Piau?. Apesar dos radargramas oferecerem apenas dados bidimensionais, a aquisi??o de linhas distribu?das segundo uma malha acrescentou a terceira dimens?o ao imageamento das geometrias internas em todos os afloramentos estudados. ? ainda proposta uma nova metodologia que busca conciliar as vantagens obtidas com o imageamento digital com Laser Scanner (precis?o, acur?cia e velocidade de aquisi??o) e a Esta??o Total (precis?o), com o uso cl?ssico de fotomosaicos digitais

Die Kartierung und Lokalisierung eines mobilen Roboters in seiner Umgebung ist eine wichtige Voraussetzung für dessen Autonomie. In dieser Arbeit wird der Einsatz eines 3D-Laserscanners zur Erfüllung dieser Aufgaben untersucht. Durch die optimierte Anordnung eines rotierenden 2D-Laserscanners werden hochauflösende Bereiche vorgegeben. Zudem wird mit Hilfe von ICP die Kartierung und Lokalisierung im Stillstand durchgeführt. Bei der Betrachtung zur Verbesserung der Bewegungsschätzung wird auch eine Möglichkeit zur Lokalisierung während der Bewegung mit 3D-Scans vorgestellt. Die vorgestellten Algorithmen werden durch Experimente mit realer Hardware evaluiert.

The repair of worn or damaged components is becoming more attractive to manufacturers, since it enables them to save resources, like raw material and energy. With that costs can be reduced, and profit can be maximised. When enabling the re-use of components, the lifetime of a component can be extended, which leads to improved sustainability measures. However, repair is not applied widely, mainly because costs of repairing are overreaching the costs of purchasing a new component. One of the biggest expense factors of repairing a metal component is the labourintense part of identifying and quantifying worn or damages areas with the use of various external measurement systems. An automated measuring process would reduce application cost significantly and allow the applications to less cost intense component. To automate the repair process, in a one-machine solution, it is prerequisite that a measuring device is included in the machine enclosure. For that, different measuring solutions are being assessed towards applicability on the “Trumpf TruLaser Cell 3000 Series”. A machine that uses the Laser Metal Deposition (LMD) technology to print, respectively weld, metal on a target surface. After a theoretical analysis of different solutions, the most sufficient solution is being validated by applying to the machine. During the validation a surface models from a test-component is generated. The result is used to determine the capability of detecting worn areas by doing an automated target-actual comparison with a specialised CAM program. By verifying the capability of detecting worn areas and executing a successful repair, the fundamentals of a fully automated repair process can be proven as possible in a one-machine solution. / Tillverkare har börjat se stora möjligheter i att reparera slitna eller skadade komponenter som ett sätt att spara resurser, så som råmaterial och energi. Med den besparingen minskar kostnaderna och vinsten kan således maximeras. Reparation möjliggör även återanvändning av komponenter, vilket förlänger komponentens livslängd och leder till förbättrade hållbarhetsåtgärder. Dock tillämpas reparation inte i någon stor utsträckning i nuläget, främst eftersom kostnaderna för reparation överstiger kostnaderna för att köpa en ny komponent. En av de största kostnaderna för att reparera en metallkomponent är att identifiera och kvantifiera slitna eller skadade områden med hjälp av olika externa mätsystem, som är en väldigt arbetsintensiv process. En automatiserad mätprocess skulle minska avsökningskostnaden avsevärt och således reducera den totala kostnaden för komponenten. För att möjliggöra en automatiserad reparationsprocess i en enda maskinlösning är det en förutsättning att en mätanordning ingår i maskinhöljet. Därför har olika mätningslösningar utvärderats med avseende på användbarhet i "TRUMPF TruLaser Cell 3000 Series", vilket är en maskin som använder Laser Metall Deposition-teknik (LMD-teknik) för att skriva ut och svetsa metall på en definierad yta. En teoretisk analys av olika lösningar har utförts, där den teoretiskt mest lämpliga lösningen validerades genom att appliceras till maskinen. Valideringen genererade en modell av ytan av en testkomponent. Sedan utfördes en automatiserad, målrelaterad jämförelse med ett specialiserat CAM-program baserat på modellresultatet, för att bestämma möjligheten att upptäcka slitna områden. Genom att verifiera förmågan att upptäcka slitna områden samt genomförandet av en lyckad reparation kan grunden för en helt automatiserad reparationsprocess bevisas som möjlig i en enda maskinlösning. / Das reparieren von abgenutzten oder beschädigten Komponenten wird immer attraktiver für Hersteller. Es ermöglicht es Ressourcen einzusparen wie beispielsweise Rohmaterial und Energie, was die Lebenszeit einer Komponente verlängert und damit die Nachhaltigkeit verbessert. Allerdings ist Reparieren nach wie vor nicht weit verbreitet, hauptsächlich dadurch bedingt, dass die Reparaturkosten die Kosten für eine neue Komponente übersteigen. Einer der größten Kostenfaktoren des reparieren einer Metallkomponente ist der Arbeitsintensive Teil der Identifizierung und Quantifizierung des abgenutzten oder beschädigten Bereichs mit verschiedensten externen Vermessung Systemen. Ein automatisierter Vermessungsprozess würde die Kosten signifikant reduzieren und neue Applikationen ermöglichen. Das automatisieren der gesamte Prozesskette – in einer Single-Maschinenlösung – erfordert, dass eine Messeinrichtung im Bearbeitungsraum der Maschine angebracht wird. Dafür werden verschiedene Lösungen nach Anwendbarkeit an der Trumpf Laser Cell 3000 Serie hin beurteilt. Eine Maschine, welche Laser Metal Deposition (LMD) als Technologie anwendet um Material auf Oberflächen aufzubringen. Nach einer theoretischen Analyse verschiedener Lösungen wird die beste Lösung va durch anbringen an die Maschine validiert. Bei der Validierung wird ein Oberflächenmodel erzeugt. Das Ergebnis wird dann genutzt um die Fähigkeit zu belegen, dass beschädigte Stellen, durch einen Soll-Ist-Vergleich in einem speziellen CAM Programm, automatisch detektiert werden können. Basierend auf diesem Beleg und mit dem Ergebnis eine Komponente erfolgreich reparieren zu können, gilt die These eines automatisierten Reparaturprozesses in einer Single-Maschinenlösung als beweisen.

本研究以雷射掃描儀作為掃描建築物之工具，採用三維球型覘標作為相鄰測站間之共軛覘標，探討雷射掃描儀對於不同尺寸之共軛覘標在不同掃描距離條件下之球心坐標精度；及利用檢校場之固定樁位，求得雷射掃描儀與各覘標之距離誤差量，並建立距離誤差量改正模式；最後，提出最佳之掃描方式。 本研究分別選定三個場地作為不同實驗區，先選定一處室內場，以三種尺寸之三維共軛球型覘標，規劃距離儀器原點5公尺至40公尺，以每5公尺之等距離方式分布，並依序掃描，以求得球心坐標精度；再選定台中國土測繪中心之距離標準基線場，以雷射掃描儀直接掃描三段距離，分別為5公尺、23公尺及31公尺，以求得掃描儀之距離誤差；最後選定一建物，以一般掃描及較佳掃描之方式各別進行建築物掃描，以分析兩者間之效益。 依成果顯示，於相同掃描距離下，三維共軛球型覘標尺寸越小，其球心坐標精度越差；相同三維共軛球型覘標之尺寸，其球心坐標精度將隨著掃描距離增加而越差。另外，透過距離檢校場，可得知該儀器之系統性誤差，並建立其距離誤差改正模式，用以改正所獲取之點雲之系統性誤差，以提升三維點雲模型之精度。 最後將較佳掃描之方式與一般掃描情況下，進行實際掃描並比較分析兩者之數據，依成果顯示，於一般掃描作業及較佳掃描作業情況下，直徑14.5公分之三維共軛球型覘標較直徑12公分之三維共軛球型覘標，皆節省25％之掃描時間。而兩者之點雲模型精度相仿，且皆符合建築掃描精度要求於1 cm內之精度，可以得知最佳掃描效益能夠縮短掃描作業時間，並提升點雲模型之精度。 / This research uses laser scanner as the scanning tool, and 3D sphere marker as the conjugated marker between neighborhood stations, to investigate the accuracy of sphere center coordinates of different-sized 3D sphere markers at different scanning distances; calculate the distance errors between laser scanner and every marker with the fixed survey stations in the calibration field and establish distance error correction formula. At last, propose the best way to scan buildings according to the experiment results. Three different fields are selected as experiment areas. First, choose an indoor field, and scan three different-sized conjugated 3D sphere markers. Every conjugated marker is scanned at distances of 5 to 40 m at an interval of 5 m. Second, choose the standard baseline field of National Land Surveying and Mapping Center in Taichung as the experiment area, and use laser scanner to measure the distances of 5, 23 and 31 m to calculate scanning distance errors. At last, choose a building as scanning target, scan it in general way and efficient way respectively, and analyze the differences between the two methods. According to experiment results, the smaller the conjugated 3D sphere marker is, the worse the accuracy of sphere center coordinate will be at the same scanning distance; as the scanning distance gets longer, the accuracy of sphere center coordinate will decrease with the same size conjugated 3D sphere marker. On the other hand, the systematic error of the instrument can be known through the distance calibration field. With a known systematic error, a distance correction formula is established to correct the systematic error of the point cloud, and hence improve the accuracy of 3D point cloud model. Eventually, compare and analyze the differences of the results getting by the most efficient way and the general way of scanning. The results show that both scanning methods save 25% scanning time using 14.5-cm-diameter conjugated 3D sphere marker compare to using 12-cm-diameter conjugated 3D sphere marker. And the data represent that the point cloud models in the two situations have similar accuracy, and the accuracy of each model is better than 1 cm, which means they both meet the precision requirement of building scanning. Consequently, the most efficient way of scanning mentioned in this research can shorten the time of scanning work and improve the accuracy of point cloud model.

Mit der vorliegenden Dissertation soll ein Beitrag zur Steigerung der Genauigkeit und Zuverlässigkeit einer sensorgestützten Objekterkennung im Fahrzeugumfeld geleistet werden. Aufbauend auf einem Erfassungssystem, bestehend aus einer Stereokamera und einem Mehrzeilen-Laserscanner, werden teils neu entwickelte Verfahren für die gesamte Verarbeitungskette vorgestellt. Zusätzlich wird ein neuartiges Framework zur Fusion heterogener Sensordaten eingeführt, welches über eine Zusammenführung der Fusionsergebnisse aus den unterschiedlichen Verarbeitungsebenen in der Lage ist, die Objektbestimmung zu verbessern. Nach einer Beschreibung des verwendeten Sensoraufbaus werden die entwickelten Verfahren zur Kalibrierung des Sensorpaares vorgestellt. Bei der Segmentierung der räumlichen Punktdaten werden bestehende Verfahren durch die Einbeziehung von Messgenauigkeit und Messspezifik des Sensors erweitert. In der anschließenden Objektverfolgung wird neben einem neuartigen berechnungsoptimierten Ansatz zur Objektassoziierung ein Modell zur adaptiven Referenzpunktbestimmung und –Verfolgung beschrieben. Durch das vorgestellte Fusions-Framework ist es möglich, die Sensordaten wahlweise auf drei unterschiedlichen Verarbeitungsebenen (Punkt-, Objekt- und Track-Ebene) zu vereinen. Hierzu wird ein sensorunabhängiger Ansatz zur Fusion der Punktdaten dargelegt, der im Vergleich zu den anderen Fusionsebenen und den Einzelsensoren die genaueste Objektbeschreibung liefert. Für die oberen Fusionsebenen wurden unter Ausnutzung der konkurrierenden Sensorinformationen neuartige Verfahren zur Bestimmung und Reduzierung der Detektions- und Verarbeitungsfehler entwickelt. Abschließend wird beschrieben, wie die fehlerreduzierenden Verfahren der oberen Fusionsebenen mit der optimalen Objektbeschreibung der unteren Fusionsebene für eine optimale Objektbestimmung zusammengeführt werden können. Die Effektivität der entwickelten Verfahren wurde durch Simulation oder in realen Messszenarien überprüft. / With the present thesis a contribution to the increase of the accuracy and reliability of a sensor-supported recognition and tracking of objects in a vehicle’s surroundings should be made. Based on a detection system, consisting of a stereo camera and a laser scanner, novel developed procedures are introduced for the whole processing chain of the sensor data. In addition, a new framework is introduced for the fusion of heterogeneous sensor data. By combining the data fusion results from the different processing levels the object detection can be improved. After a short description of the used sensor setup the developed procedures for the calibration and mutual orientation are introduced. With the segmentation of the spatial point data existing procedures are extended by the inclusion of measuring accuracy and specificity of the sensor. In the subsequent object tracking a new computation-optimized approach for the association of the related object hypotheses is presented. In addition, a model for a dynamic determination and tracking of an object reference point is described which exceeds the classical tracking of the object center in the track accuracy. By the introduced fusion framework it is possible to merge the sensor data at three different processing levels (point, object and track level). A sensor independent approach for the low fusion of point data is demonstrated which delivers the most precise object description in comparison to the other fusion levels and the single sensors. For the higher fusion levels new procedures were developed to discover and clean up the detection and processing mistakes benefiting from the competing sensor information. Finally it is described how the fusion results of the upper and lower levels can be brought together for an ideal object description. The effectiveness of the newly developed methods was checked either by simulation or in real measurement scenarios.