Geometrische Kalibration und Kompensation von Multispektralkameras

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Bernhard Hill, seit 5/2012
• Fachliche Zuordnung: Mikrosysteme
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 134328031

Die Multispektraltechnik stellt eine deutlich verbesserte Möglichkeit der Farberfassung dar. Auch wenn für ein breites Spektrum von Anwendungen, z.B. der Unterhaltungselektronik, die aktuelle Farbaufnahmetechnik akzeptabel ist, so ist die Multispektraltechnik in professionellen Anwendungen wie der Druckvorstufe, der Medizin, Farbwissenschaft, industriellen Qualitätskontrolle und der Auswertung von Satellitenaufnahmen unverzichtbar. Insbesondere die multispektrale Aufnahme als Quelle von neuen Daten spielt hierbei ein wichtige Rolle. Ein häufig verwendeter, qualitativ hochwertiger aber dennoch preiswerter Kameratyp ist dabei eine Multispektralkamera, bei der optische Bandpassfilter durch ein computergesteuertes Filterrad in den optischen Strahlengang eingebracht werden und damit das elektromagnetische Spektrum sukzessive abgetastet wird. Die Technik zur Aufnahme und einfachen Verarbeitung der Kameradaten ist bei diesem Kameratyp weitestgehend bekannt. Da jedoch bei vielen Arbeiten der Aufbau der Kamera selbst im Vordergrund steht, wird vor allem der geometrische Kalibrationsaspekt nur mit ad-hoc Ansätzen bedient. Die Ursache der durch den Aufbau verursachten Aberrationen wird nicht exakt untersucht, und die resultierenden Modelle beruhen auf heuristischen Annahmen. In diesem Vorhaben sollen physikalische Modelle für die Aberrationen abgeleitet werden und aufgrund von präzisen Messungen eine geometrische Kalibration des Systems und eine Kompensation der Verzerrungen durchgeführt werden. Aufbauend auf der geometrischen Analyse der Aberrationen soll im zweiten Teil des Vorhabens ein neuer Kameratyp für multispektrale Aufnahmen konzipiert und realisiert werden, der es ermöglicht, simultan Multispektraldaten und Tiefeninformationen zu erfassen. Dies soll durch die Anordnung von zwei Kameras zu einem Stereosystem erreicht werden. Die Auswertung der Verschiebungen zwischen beiden Kamerabildern lässt eine Schätzung der Tiefeninformation zu, Farbfilter vor den Kameras ermöglichen multispektrale Aufnahmen.Dieser Ansatz wird sowohl der steigenden Bedeutung von farbverbindlichen Aufnahmen, als auch dem rapide zunehmenden Bedarf an dreidimensionalen Aufnahmen gerecht. Durch den Ansatz lassen sich außerdem Redundanzen, die in bisherigen Stereosystemen entstehen, sinnvoll ausnutzen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Til Aach, bis 5/2012 (†)