Elias: Open Water Levels - Vorstellung einer Smartphone-App ...
2.1 Bildmessung von Wasserlinien
In der Literatur sind zahlreiche Verfahren zur Erkennung und Segmentierung
von Wasser- und Landflächen in Bildaufnahmen beschrieben, allerdings bezie-
hen sich diese überwiegend auf die Auswertung multispektraler Luft- und Sa-
tellitenbilder und eignen sich nicht zur Implementation auf Smartphones. Ab-
hilfe schafft das in Kröhnert und Meichsner (2017) vorgestellte Verfahren zur
Segmentierung von Nahbereichsaufnahmen basierend auf der raumzeitlichen
Variabilität der Aufnahmeszenerie. Anstelle eines Einzelbildes wird eine kur-
ze, handgehaltene Zeitraffersequenz mit dem Smartphone aufgenommen, zur
ersten Aufnahme, die als Referenzbild dient, ko-registriert und zur Berechnung
einer Raum-Zeit- Textur eingesetzt. Bildbereiche, die im Beobachtungszeitraum
keine Veränderungen zeigen, z. B. steiniges Ufer, lassen sich darin von variablen
Bereichen, z.B. fließendes Wasser, trennen und die Abgrenzung als Wasserli-
nie interpretieren. Um Fehlinterpretationen infolge dynamischer Hintergrund-
szenarien zu vermeiden, werden die Nutzer/innen aufgefordert das Interessen-
gebiet über ein angezeigtes Einzelbild, berechnet aus der Zeitraffersequenz, per
Swipe entlang der Wasserlinie einzuschränken. Über die grob selektierte Was-
serlinie wird ein Begrenzungsrahmen festgelegt, dessen Inhalt mittels Region-
Growing-Ansatz in stabile Ufer- und dynamische Wasserbereiche segmentiert
wird. Die Abgrenzung fungiert als erste Näherung der Wasserlinie, welche mit-
tels lokal-gewichteter Regression von Ausreißern bereinigt und per Spline-Inter-
polation eingepasst wird. Die jeweils berechnete Wasserlinie muss von den Nut-
zern/Nutzerinnen verifiziert und zur weiteren Prozessierung freigeben werden.
Im Falle einer fehlerhaften Bestimmung wird die Messung entweder wiederholt
oder die per Swipe selektierte Wasserlinie akzeptiert.
2.2 Bestimmung des Wasserstandes
Die Übersetzung der Bildmessung in den Objektraum erfolgt durch Verschnitt
der Wasserlinie mit kolorierten, georeferenzierten 3D-Referenzdaten des zu
untersuchenden Gewässerabschnitts, z.B. eine per Structure-from-Motion er-
zeugte 3D-Punktwolke. Die 3D-Daten dienen zur Erzeugung eines fotorealis-
tischen Abbildes der Aufnahmesituation unter Verwendung von Näherungs-
werten zu Kameraposition und -orientierung, gemessen von in Smartphones
integrierten Sensoren zur Standortbestimmung, Beschleunigungs- und Rota-
tionsmessung sowie digitalen Kompass.
Die Zuordnung von Referenzbild und synthetisch erzeugtem Bild erlaubt
die Bestimmung der inneren und äußeren Orientierungsparameter der Smart-
phone-Kamera zum Zeitpunkt der Zeitrafferaufnahme mittels räumlichen
U Wilstier-Velıa
3and 102/207) a
DVW-SCHRIFTENREIHE
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