Safe scanning of historical objects by unmanned helicopters - assistive technologies, methodics and exploitation in heritage protection
Project goals
The aim of the proposed multidisciplinary project is to develop a methodology and system for safe use of unmanned helicopters for mapping the interiors and exteriors of historic buildings in places where conventional methods cannot be used. We plan to use the world's unique helicopter control technology, developed by the CTU team for the MBZIRC international competition in Abu Dhabi, which proved to be the most reliable and efficient of all the solutions presented. The ability to fly very precisely, and thus safely even close to obstacles, is crucial for the process of documentation of parts of historical objects (photo and video documentation, 3D scanning, spectral analysis ...) that cannot be covered by scanning from the ground or using an external support infrastructure. Moreover, the possibility of coordinated multi-helicopter flight enables implementation of lighting techniques commonly used in historical monuments (imitation of the natural light direction, strong-side-lighting) and the locations of unmanned helicopters deployment. In addition to safe helicopter control approaches, the project output is a methodology for their use in restoration and historical surveys and documentation and presentation of historically valuable objects and their individual elements. To guarantee the effectiveness of the established procedures, the data obtained by standard approaches of documentation is compared with the information gathered by unmanned helicopters. Enhancing identification and documentation tools enable to understand and streamline the care of cultural heritage better. The results will be used by conservationist across the spectrum of their specialization (restoration, historical and art-historical surveys) and for the general public to enhance the development of national identity as part of the European cultural environment.
Keywords
restorationscanning and documentation of historical buildingsnew technologies for remote data gatheringsafe deployment of unmanned helicopters
Public support
Provider
Ministry of Culture
Programme
Programme for the Support of Applied Research and Exp. Development of National and Cultural Identity dor the Years 2016-2022 (in short, "NAKI II")
Call for proposals
NAKI II 2 (SMK02018DG002)
Main participants
České vysoké učení technické v Praze / Fakulta elektrotechnická
Národní památkový ústavContest type
VS - Public tender
Contract ID
69/2018/OVV
Alternative language
Project name in Czech
Bezpečné snímání historických objektů bezpilotními helikoptérami – asistivní technologie, metodika a využití v památkové praxi
Annotation in Czech
Cílem navrhovaného multidisciplinárního projektu je vyvinout metodologii pro bezpečné použití bezpilotních helikoptér při mapování interiérů a exteriérů historických objektů v místech, kde nelze použít konvenční technologie. Plánujeme využít světově unikátní technologii velmi přesného řízení helikoptér, která byla vyvinuta na ČVUT pro soutěž MBZIRC v Abu Dhabi, a která se ukázala jako výrazně nejspolehlivější a nejúspěšnější ze všech soutěžních řešení. Schopnost létat velmi přesně, a tedy bezpečně, je klíčová pro proces dokumentace částí historických objektů (formou foto a videodokumentace, 3D skenování nebo např. spektrální analýzy), které nelze pokrýt dokumentací ze země či externí podpěrné infrastruktury. Možnost koordinovaného letu více strojů navíc umožní realizovat běžně používané techniky osvětlování při dokumentaci v historických objektech (imitace směru přirozeného světla, razantní boční osvětlení) i v místech nasazení bezpilotních helikoptér. Kromě bezpečných asistivních technologií řízení helikoptéry bude výstupem projektu metodologie jejich použití v oblasti restaurátorských průzkumů, stavebně-historických průzkumů a pro dokumentaci a prezentaci umělecko-historicky hodnotných objektů, jejich jednotlivých prvků i celkových pohledů na obtížně dostupná místa. Pro zaručení efektivity stanovených postupů dojde k porovnání dat získaných běžným způsobem dokumentace s informací získanou za použití bezpilotních helikoptér. Snaha o zapojení různých způsobů snímání objektu má za cíl komplexnost poznání. Posílení nástrojů identifikace a dokumentace umožní lépe poznat sledovaný památkový objekt a zefektivnit péči o něj a i o nemovitý fond kulturního dědictví. Výsledky modelově poslouží jak pro odborné pracovníky památkové péče napříč spektrem jejich specializace (restaurování, obnovy, stavebně-historické a umělecko-historické průzkumy), tak i pro prezentaci široké veřejnosti s cílem posílení rozvoje národní identity jako součásti evropského kulturního prostředí.
Scientific branches
R&D category
VV - Exeperimental development
OECD FORD - main branch
60401 - Arts, Art history
OECD FORD - secondary branch
10201 - Computer sciences, information science, bioinformathics (hardware development to be 2.2, social aspect to be 5.8)
OECD FORD - another secondary branch
20204 - Robotics and automatic control
AF - Documentation, librarianship, work with information
AL - Art, architecture, cultural heritage
BC - Theory and management systems
BD - Information theory
IN - Informatics
JD - Use of computers, robotics and its application
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
The ability to fly with great precision and safety is crucial for the documentation process of historical objects, such as through aerial photography, videography, 3D scanning, or spectral analysis, which cannot be covered by ground documentation or external support infrastructure. Among the main documentation outputs that have already been applied is the documentation of the Holy Trinity Column in Olomouc, which has been used for regular monitoring of the state of this UNESCO World Heritage-listed monument. Other implemented outputs include the photographic documentation of the Ancestors' Hall at Vranov nad Dyjí Castle and images capturing inaccessible areas of the Chamber Hall in the Archbishop's Palace at Kroměříž Castle. These have provided restorers with high-quality visual references for their ongoing professional interventions. The project's objectives and planned outcomes have been completely fulfilled.
Solution timeline
Realization period - beginning
Mar 1, 2018
Realization period - end
Dec 31, 2022
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Feb 1, 2022
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP23-MK0-DG-U
Data delivery date
Jun 6, 2023
Finance
Total approved costs
18,686 thou. CZK
Public financial support
18,686 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Recognised costs
18 686 CZK thou.
Public support
18 686 CZK thou.
0%
Provider
Ministry of Culture
OECD FORD
Arts, Art history
Solution period
01. 03. 2018 - 31. 12. 2022