Tech Talk: Radiometrische <br>Kalibrierung

Tech Talk: Radiometrische
Kalibrierung

Es wird so langsam Zeit für einen technischen Blog, besonders für die Daniel Düsentrieb unter uns. Heute sprechen wir von einer radiometrischen Kalibrierung, einer weniger bekannten, aber sehr effektiven Technik zur Verbesserung der Kalibrierung Ihrer Kamera.

Beim Entwurf und Fertigung von 3D-Messinstrumenten ist es wichtig, dass Sie die richtige Kamera, Linse und Belichtung für Ihr System auswählen. Wenn dies der Fall ist, müssen Sie mit der Kalibrierung Ihrer Kamera mithalten. Die Kalibrierung ist für genaue Messungen erforderlich.

Normalerweise verwenden Sie eine Kalibrierplatte mit bekannten Abmessungen, und hier können Sie aus verschiedenen Ansichten ein paar Bilder machen. Auf diese Weise können Sie die Position und andere wichtige Werte (z. B. Verzerrungskoeffizienten, Brennweiten, Pixelgröße und Hauptpunkte) der Kamera schätzen. Nach Abschluss der Kalibrierung erstellen Sie eine Transformationsmatrix, um Pixel in tatsächliche Koordinaten umzuwandeln. Dies beinhaltet immer Wiederprojektionsfehler, die Sie möglichst gering halten möchten. Der Wiederprojektionsfehler beschreibt die geometrische Abweichung zwischen dem projizierten und dem gemessenen Bild.

Die obige Kalibrierungsmethode setzt voraus, dass die Pixel der Kamerasensoren linear sind. Das würde bedeuten bei doppelt so viel Energie auf den Sensor, dass der Grauwert des Bildes doppelt so groß ist. Dies ist jedoch nicht der Fall. Daher ist die radiometrische Kalibrierung so angenehm. Diese Technik hilft, die Darstellung von Sinuswellen vom Projektor zu verbessern, was zu einer Verringerung des Projektionsfehlers führt.

Okay, alles schön und nett, aber wie funktioniert das? Das ist eigentlich ziemlich einfach. Es gibt auf dem Markt eine Menge Open Source und kommerzielle Software (wie HALCON). Wir stellen immer eine feste Blende und nehmen verschiedene Aufnahmen mit unterschiedlichen Verschlusszeiten auf (wir stellen immer sicher, dass wir nicht unter einer kurzen oder langen Verschlusszeit leiden).

Bei Verwendung eines Projektors kann die Verschlusszeit so eingestellt werden, dass derselbe Effekt erzielt wird. Bei Verwendung eines festen Verhältnisses zwischen verschiedenen Verschlusszeiten führt dies theoretisch zu linearen Werten, da die Verschlussgeschwindigkeit logarithmisch ist. Wir wählen oft eine Verschlusszeit von 0,5 und stellen sicher, dass die maximale Intensität der Grauwerte (normalerweise 255) nicht überschritten wird. Mit einem Polynomialmodell ist es möglich, die Rückmeldung umzukehren, sodass wir eine Tabelle erstellen können, die jedes Pixel kompensiert.

Die radiometrische Kalibrierung führt daher zu einer signifikanten Abnahme des Wiederprojektionsfehler. Dies ermöglicht uns, noch bessere Kalibrierplattenkoordinaten zu erhalten, was zu einer noch größeren Fehlerreduzierung führt; oft mit Faktor 2! So können Sie sich vorstellen, dass die radiometrische Kalibrierung eine einfache und effektive Möglichkeit zur Kalibrierung der gescannten Objekte in unserem val-IT Flex ist. Neugierig? Zögern Sie nicht unseren Kollege Anouar (amanders@senseit.nl) ins Kreuzverhöhr zu nehmen.