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Digitale Transformation der Kommune

Photogrammetrische Aufnahmen der Ritterkapelle

Mit Foto- und Drohnenaufnahmen wird durch photogrammetrische Rekonstruktion ein hochdetailiertes 3D Model der Ritterkapelle erstellt.

Eckdaten zur Entstehung

Mit hochauflösenden Fotoaufnahmen mittels Drohnenbeflug wurde durch photogrammetrische Rekonstruktion ein hochdetailiertes, drei-dimensionales Abbild des Innen- und Außenbereichs der Ritterkapelle erstellt.

  • 40.000 Fotos vom Innenbereich und 30.000 Fotos vom Außenbereich
  • Berechnungsdauer zur Erstellung von Skulputren, 3D-Modell usw.: 4 Wochen
  • Verwendete Technik u. a.: Panasonic Lumix Kamera, DJI Matrice 600 pro Drohne, PC AMD Threadripper,
          3D-Software Unreal Engine 4 und 5, Render-Software Reality Capture von CaputringReality

Im Rahmen eines Projektes der Professur Sozioinformatik an der Hochschule für angewandte Wissenschaften Würzburg-Schweinfurt unter der Leitung von Prof. Dr. Nicholas Müller wird die Ritterkapelle von Haßfurt nach modernsten Verfahren digitalisiert.

Mit Foto- und Drohnenaufnahmen wird durch photogrammetrische Rekonstruktion ein hochdetailiertes 3D-Modell der Kapelle erstellt und soweit optimiert, dass das fertige Modell in verschiedensten digitalen Umgebungen verwendet werden kann – in etwa auf dem Smartphone, auf einer Website oder bei virtuellen Rundgängen.

Das Team der FHWS setzt hierbei auf aktuellste Technik, Software und leistungsstarkes Equipment, um ein möglichst fotorealistisches Ergebnis zu erzielen. So entstehen aus rund 30.000 Fotos und etwa vier Stunden Videoaufzeichnungen ein zur Realität nahezu identisches, drei-dimensionales Abbild des Innen- und Außenbereichs der Ritterkapelle Haßfurt.

Wir danken der Pfarrei St. Killian Haßfurt und insbesondere dem Stadtpfarrer Stephan Eschenbacher für die Möglichkeit zur Durchführung des Projektes.

Update 10 | Ritterkapelle als 3D-Modell gedruckt

Im 3D Druck gibt es verschiedene Möglichkeiten, individuelle Objekte aus verschiedenen Kunststoffen zu erstellen. Wir verwenden den Spiral- oder Vasenmodus, um mit dieser Drucktechnik einen 3D Prototypen der Ritterkapelle zu erstellen. Das Objekt wird ohne Stützstrukturen oder Ebenen, mit einer Wandstärke von 0,4mm erstellt.

Da 3D Drucke meist über mehrere Stunden dauern, können wir den gesamten Druckprozess mittels einer Kamera als Zeitraffervideo aufzeichnen.

So entsteht eine smarte Verbindung zwischen Stadtentwicklung, Digitalisierung und 3D Druck.

Schauen Sie auch auf Instagram für ein weiteres Beispiel zum 3D Druck. 

Update 9 | 3D-Modelle fertiggestellt

Auf dem Digitaltag 2022 präsentierte Nicholas Müller, Inhaber der Forschungsprofessur Sozioinformatik der THWS, den finalen Stand des virtuellen Modells der Ritterkapelle Haßfurt, welcher mittels Fotogrammetrie erstellt wurde.

Update 8 | Der Innenraum ist fertig gestellt

Wir freuen uns sehr darüber, dass die aufwendigen Modellierungen im Innenraum abgeschlossen sind. Die Ritterkapelle ist damit als erster digitaler Zwilling der Stadt Haßfurt in Gänze als 3D Virtual-Reality-Anwendung begehbar. Dazu laden wir, im Rahmen der Zukunftsmesse Haßfurt, am 3. April 2022 um 14:00 Uhr zum virtuellen Rundgang ins Stadtlabor ein. Neugierig geworden? Dann klicken Sie auf das Video!

Update 7 | 3D-Druck der Ritterkapelle

Heute erhalten Sie einen kurzen Einblick zur Erstellung des 3D-Modells der Ritterkapelle für unseren Beitrag zum „Begehbaren Adventskalender“ vom 11.12.2021.

Dank der Kooperation mit der Professur Sozioinformatik der Technischen Hochschule für angewandte Wissenschaften Würzburg-Schweinfurt konnten wir das photogrammetrisch erfasste Modell der Kapelle mit unserem neuen 3D-Drucker erstellen und gleich nutzen. Die Idee dahinter ist es auch, perspektivisch ein komplettes 3D Modell der Innenstadt von Haßfurt für den Digitalen Zwilling zu erstellen. Damit gehen Stadtentwicklungen in eine neue Dimension und die Nutzungsmöglichkeiten sind dabei vielfältig.

Wenn Sie mehr über das Ritterkapellenprojekt erfahren möchten, finden Sie mehr dazu auf dieser Projektseite, der Website  Socio.Lab und auf unserem YouTube-Kanal.

Danke an das THWS-Team der Sozioinformatik für die Möglichkeit, die weihnachtlichen Impressionen mit einem 3D-Modell der Ritterkapelle zu erweitern und auch an die Organisatoren des Begehbaren Adventskalenders. 

Gemeinsam. Miteinander. Füreinander

Update 6 | Weitere Arbeiten am Innenbereich der Ritterkapelle

Im folgenden Video können Sie sich den aktuellen Stand für den Innenbereich anschauen. Vielen Dank auch an das Team von replica und die THWS für die phantastische Arbeit.

Update 5 | Fertig gerenderte Außenansicht zur Ritterkapelle

Im folgenden Video erhalten Sie den ersten Eindruck zum digitalen Zwilling der Ritterkapelle. In den nächsten Wochen erfolgt die Umsetzung der Innenbereiche sowie die VR Ansicht.

Update 4 | Update zur Aufnahme der Außenfassade

Nach den schon spektakulären Ergebnissen aus den Innenaufnahmen, ging es nun an die frische Luft: mit Hilfe einer Drohne begannen am 14. April die Außenaufnahmen. Die Aufnahmen dauern mehrere Tage (wenn das Wetter mitspielt) und anschließend werden die vielen tausenden Fotos mithilfe einer Spezialsoftware verarbeitet und zusammengefügt. Dieser Prozess kann vier bis sechs Wochen in Anspruch nehmen. Wir freuen uns darauf, die Ergebnisse hier präsentieren zu können.

Update 3 | Update zu den ersten zusammenhängenden Darstellungen des Innenraums

Wir freuen uns, Ihnen die aktuellen Fortschritte zu präsentieren: Der Innenraum wurde inzwischen weiter modelliert und auch die Deckenkonstruktion der Kapelle ist in das Modell überführt worden. Im Video werden die aktuellen Fortschritte präsentiert und auf die anstehenden Drohnenaufnahmen der Außenfassade im März verwiesen.

Update 2 | Der aktuelle Stand zu den ersten Teilmodellen des Innenraums

Derzeit ist der Altarraum nahezu fertiggestellt und optimiert. Demnächst werden die Fensterelemente zu transparenten Objekten umgewandelt, damit die Kapelle durch das einfallende Sonnenlicht realistisch aufgehellt werden kann. Ferner sind einige Oberflächen aufgrund von technischen Limitierungen der Fotogrammetrie matter als ihre reale Vorlage. Diese werden ebenfalls nachbearbeitet, sodass in der Simulation beispielsweise goldene Statuen oder Kerzenständer realistische Lichtreflexionen erzeugen können.

Nach diesem Prinzip wird auch der restliche Innenbereich digitalisiert und optimiert. Die ersten Ergebnisse sind sehr vielversprechend, da der hohe Optimierungsgrad sich bereits jetzt auszahlt. Die bereits erstellten Modelle sehen dabei sehr realistisch aus und sind einfach auf Mobilgeräten oder im Webbrowser darstellbar.

Neben der Digitalisierung des Innenraums wird derzeit die Aufnahme des Außenbereiches vorbereitet. Mit einer Spezialdrohne wird dabei die gleiche Kamera wie im Innenraum verwendet, um ebenfalls hochdetaillierte Modelle zu erzeugen.

Anbei einige Impressionen zu den derzeitigen Modellen des Innenraums (Jonas Wolpold):

Update 1 | Innenaufnahmen der Kapelle abgeschlossen

CTO (D. Sahlender) und CDO (M. Müller-Wuttke) im Gespräch mit dem FHWS-Team (Fotos: Stadt Haßfurt; C. Reinders und M. Müller-Wuttke)

In der Zeit vom 10.08.20 bis 12.08.20 entstanden insgesamt ca. 38.000 Fotos von jedem Winkel und Objekt innerhalb der Kapelle. Um dabei einen Überblick zu behalten, war eine gute Planung nötig. Die meisten Fotos entstanden dabei mit hochauflösenden Digital- und Spiegelreflex-Kameras. Zur Unterstützung für schwer zugängliche oder hohe Stellen kam eine Drohne zum Einsatz. Eine der größten Herausforderungen stellte die optimale Beleuchtung und unterschiedliche Sonneneinstrahlung innerhalb eines so großen Raumes dar.

Im nächsten Schritt wird mit Hilfe einer Photogrammetrie-Software und leistungsstarken Computern ein dreidimensionales, foto-realistisches Modell der Kapelle erzeugt. Unebenheiten oder Lücken werden danach händisch ausgebessert. Um ein komplettes Modell der Kapelle zu erzeugen, wird in naher Zukunft auch die Außenseite der Kapelle mit Hilfe von Drohnen und Kameras abfotografiert und in ein Modell umgewandelt.

Demnächst folgen die Aufnahmen des Außenbereichs.

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