Innere Orientierung

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Die Innere Orientierung beschreibt die Geometrie der Kamera / des Sensors zur Zeit der Bildaufnahmen. Die Variablen, die während diese Vorgangs berechnet werden, sind:

  • die Kamerakonstante (ck): Die Kamerakonstante entspricht der Brennweite des Objektivs. Es ist die Länge vom Projektionszentrum zum Bildhauptpunkt.
  • die Lage des Bildhauptpunkts (xh, yh): Der Bildhauptpunkt wird als der Schnittpunkt des Lots vom Projektionszentrum durch das perspektivische Zentrum der Bildebene definiert. Während der Inneren Orientatierung wird die Verschiebung des Bildhauptpunktes vom Bildzentrum in horizontaler Richtung (xh) und in vertikaler Richtung (yh) berechnet.
  • Verzeichnungsparameter: Mehrere Parameter beschreiben die Verzeichnung des Bildes[1].
    • symmetrisch radiale Verzeichnung (a1...a3): Die symmetrisch radiale Verzeichnung, in der Regel als radiale Verzeichnung bezeichnet, ist der Hauptbildfehler der meisten Kamerasysteme. Er ist abhängig von den Eigenschaften des Objektivs (refraction of each component of the lens), Wellenlänge, Einstellungen der Blende und der Brennweite, sowie der Entfernung des Objekts bei konstantem Brennpunkt.
    • tangentiale Verzeichnung (b1, b2): Die Achsverschiebung des Objektivs und des Kamerasensors verursacht die tangentiale Verzeichnung.
    • Ähnlichkeit und Scherung (c1, c2): Die zusätzlichen Sensorparameter c1 und c2 korrigieren die x-Koordinate. Die Ähnlichkeit (c1) trägt unterschiedlicher Skalierung zwischen horizontalem und vertikalem Pixelabstand Rechnung. Die Scherung (c2) modelliert die Nichtorthogonalität zwischen x-Achse und y-Achse.
  • zweiter Nulldurchgang (r0): r0 ist abhängig von den Parametern a1, a2, a3. Gewöhnlich wird es auf 2/3 des maximalen Bildradius (balanced radial distortion) gesetzt. Merke Merke: r0 wird in der Regel nicht für die Kalibration digitaler Systeme herangezogen, aber für die von analogen Systemen verwendet.


Kamerakalibration

Die Innere Orientierung wird mit Hilfe der Kalibration bestimmt. Verschiedene Ansätze kommen zur Anwendung:

  • Labor: Im Labor werden die Parameter von Messkameras mit Hilfe des Goniometers oder Collimators bestimmt,
  • Testfeld: Es wird entweder ein mobiles Testfeld für kleine Objekte oder ein festes Testfeld (z.B. die Fassade eines modernen Gebäudes) für große Objekte genutzt. Die Parameter ihrer Kamera werden mit Hilfe der Bündelausgleichung näherungsweise bestimmt;
  • Eigenkalibrierung: Die Innere Orientierung der Kamera wird von den eigentlichen Bildern, die vom zu dokumentierenden Objekt aufgenommen wurden, errechnet. Diese Methode wird nicht von metigo® 3D, da mit dieser Methode verschiedene Probleme geknüpft sind:
    • fehlende Bilder mit missing images with relative roll angles (rotations about the optical axis),
    • Bildpunkte verwenden das Bildformat unvollständig,
    • Verwendung von stark verzerrenden Objektiven,
    • fehlende Kamerastabilität,
    • fehlende Maßstabinformation für die Blickrichtung,
    • unbekannte Pixelgröße des Bildsensors.

References

  1. Thomas Luhmann: Nahbereichsphotogrammetrie. Walter de Gruyter, Berlin Vorlage:CommentSusanne: genaues Zitat nachschlagen. - / Boston 2014 - 702 pages. - Compare here: ''3.3.3. Standardised correction functions'', pp. 152-158.