VarCity – Stadtvermessung in 4D

Ein Projekt der ETH Zürich nähert sich der Stadt als Forschungsobjekt und nutzt zur Visualisierung der gewonnenen Daten Cinema 4D!

Städte als Lebensraum spielen in unserer Gesellschaft eine wichtige Rolle und bieten eine Vielzahl an Aspekten zum Forschen, um sie zu verstehen und das Leben in ihnen zu verbessern. Eine Vielzahl von Elementen wie Gebäude, Straßen, Parks, Flüsse, Bewohner, Verkehr und andere mehr machen eine Stadt aus. Das ambitionierte VarCity Projekt der ETH Zürich wurde von Professor Luc Van Gool initiiert und wird geleitet von Dr. Hayko Riemenschneider. Der Grundgedanke des Projektes war es, aus frei zugänglichen Bildern aus sozialen Netzwerken und öffentlich zugänglichen Webcams eine möglichst akkurate Rekonstruktion der Stadt zu erstellen und den kontinuierlichen Strom an Bildern auf vielfältige Art zu nutzen.



In einem ersten Schritt wurde anhand einer Reihe hochauflösender Luftaufnahmen mit eigens dafür geschriebenen Algorithmen eine Punktwolke generiert, die man im nächsten Schritt in ein akkurates, texturiertes 3D-Modell umwandelte. Die Qualität des Resultats  wäre für Anwendungen wie Navigationssysteme oder die Verwendung in der Stadtplanung bereits ausreichend gewesen. Doch die Macher von VarCity wollten mehr und schickten Fahrzeuge durch die Straßen der Stadt, die auf dem Weg die Umgebung minutiös abfilmten. Die so gewonnenen Daten wurden dann zusammen mit weiteren Bildquellen und dem bereits vorhandenen 3D-Material zu einem noch detaillierteren Modell der Stadt umgesetzt.

Mit den gescannten Bildern der Webcams wird zum einen das 3D Modell verfeinert, zum anderen werden auch Daten wie das jeweilige Fahrzeugaufkommen erfasst. Da das System weiß, wie viele Fahrzeuge sich in einem bestimmten Stadtteil befinden und wie viele Parkplätze dort zur Verfügung stehen, soll VarCity neben Navigation, Stadtplanung und Bau sogar als eine Art Parkleitsystem Verwendung finden.

Als Carlos Eduardo Porto de Oliveira schließlich zu dem Projekt stieß, hatte man schon viele Daten gesammelt, die aber für Nicht-Wissenschaftler fast unverständlich waren. So fiel Ihm die Aufgabe zu, aus einer Vielzahl verschiedener Daten etwas allgemein Verständliches zu machen. Die ursprünglich als .PLY vorliegenden Daten wurden mit eigenen Skripten in ein für Cinema 4D lesbares .OBJ umgewandelt. Insbesondere wegen der riesigen Mengen an Geometrie musste de Olivera die Scripts mehr als einmal testen, zumal in dem Prozess auch automatisch UV Maps generiert wurden. Solchermaßen war man schließlich mit einem funktionierenden Werkzeug ausgestattet, um die ermittelten Daten in Cinema 4D zu übertragen.

Beim Umsetzen der Luftaufnahmen in Modelle hatten die Algorithmen zur Generierung der Modelle Probleme mit den Schatten in den Bildern, die falsch interpretiert wurden. Als Konsequenz daraus wurde eine Anwendung entwickelt, die selbständig in der Lage war die Modelle anhand weiteren Bildmaterials zu korrigieren. Auf diese Weise entstanden die Grafiken, die in dem Videofeature verwendet wurden, in dem das VarCity Projekt erläutert wird.

In letzter Konsequenz lässt sich dieses System als Datenressource für eine Vielzahl von Anwendungen verwenden: Navigationssysteme, automatisierte Fremdenführer, Parkleitsysteme und viele andere Dinge können mit den Daten betrieben werden. Da in der Testphase praktikable Wege eruiert wurden, durch die Cinema 4D zur Umsetzung der Daten in Bilder verwendet werden kann, bleibt für de Oliveira jetzt zu klären, in wie weit Cinema 4D auch im Rahmen solcher Anwendungen verwendet werden kann!

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