Reflektive Optiken für breitbandige photogrammetrische Messsysteme
Final Report Abstract
Ziel des Forschungsprojektes war die Entwicklung eines voll-reflektiven Kamerasystems, das für einen breiten Spektralbereich farbfehlerfreie Abbildungen liefert. Es wurde basierend auf dem mathematischen Modell der Zentralperspektive ein geeignetes geometrisches Modell entwickelt, mit dem die prinzipbedingte, stark asymmetrische Verzeichnung korrigiert werden kann. Das voll-reflektive Kamerasystem bietet im Vergleich zu herkömmlichen refraktiven Systemen entscheidende Vorteile. Anstatt mehrere Kameras, deren Linsenoptiken auf den jeweiligen Spektralbereich optimiert sind, zu verwenden, können mit der voll-reflektiven Kamera alle Spektralbänder durch ein Objektiv erfasst werden. Damit entfallen Probleme mit der Registrierung mehrerer Aufnahmen und der zeitlichen Synchronisation. Gleichzeitig erschließt sich ein weites Feld von Anwendungen, die mit bisherigen Methoden nur aufwändig zu realisieren waren. Der entwickelte Prototyp zeigt deutlich das Potential voll-reflektiver Optiken für photogrammetrische Nahbereichsanwendungen mit hohen Genauigkeitsansprüchen. Mit Hilfe der entwickelten Methoden kann die Verzeichnung auf unter 1/10 Pixel korrigiert werden, was den Einsatz als Messinstrument ermöglicht. Das in diesem Projekt entwickelte Design für ein voll-reflektives Kamerasystem sowie die Methoden zur Kalibrierung der Verzeichnung können auf reflektive Optiken für andere Anwendungsgebiete übertragen werden. Die auf den Resultaten in der Nahbereichsphotogrammetrie basierenden Erkenntnisse können beispielsweise für ein Objektivsystem für den Einsatz im UAV-Bereich verwertet werden. Das optische Design eines solchen Systems wurde bereits vorgestellt. Die im Rahmen des Vorhabens entwickelten geometrischen Modelle könnten auch für die Kalibrierung anderer stark verzeichneter Optiken genutzt werden und sind als Alternative zu den physikalischen Brown Parametern auch für herkömmliche refraktive Optiken interessant.
Publications
- (2011): Wide field-of-view all-reflective objectives designed for multispectral image acquisition in photogrammetric applications. SPIE Optical Systems Design 2011 – Optical Complex Systems: OCS11 (Conference 8172), Marseille
Seidl, K., Richter, K., Knobbe, J., Maas, H.-G.
(See online at https://doi.org/10.1117/12.896754) - (2012): Entwicklung eines geometrischen Modells für ein voll-reflektives Kamerasystem für Nahbereichanwendungen. 32. Jahretagung der Deutschen Gesellschaft für Photogrammetrie, Fernerkundung und Geoinformation in Potsdam, DGPF Tagungsband 21/2012
Richter, K., Seidl, K., Schneider, D., Mader, D., Maas, H.-G.
- (2013): Developement of a geometric model for an all-reflective camera lens system for multispectral image acquisition. Entwicklerforum Geodäsie und Geoinformationstechnik 2012 , Technische Universität Berlin, Institut für Geodäsie und Geoinformationstechnik
Richter, K., Mader, D.
- (2013): Entwicklung und Validierung eines geometrischen Modells für ein voll-reflektives Kamerasystem für Nahbereichsanwendungen. Photogrammetrie - Laserscanning - Optische 3D-Messtechnik, Beiträge der Oldenburger 3D-Tage 2013
Richter, K., Mader, D., Seidl, K., Maas, H.-G.
