Geometrische Modellierung einer Panoramakamera

Panoramabild vom Zwinger Dresden © IPF Panoramabild vom Zwinger Dresden © IPF

360°-Panoramabild vom Dresdner Zwinger

Panoramabild vom Zwinger Dresden

360°-Panoramabild vom Dresdner Zwinger © IPF

Panoramabild in der Ruine der Trinitatiskirche Dresden © IPF Panoramabild in der Ruine der Trinitatiskirche Dresden © IPF

360°-Panoramabild der Ruine der Trinitatis-Kirche, Dresden

Panoramabild in der Ruine der Trinitatiskirche Dresden

360°-Panoramabild der Ruine der Trinitatis-Kirche, Dresden © IPF

Panoramakamera für die Anwendung in der Photogrammetrie

Teilprojekt Kamera- und Systemtechnik Dresden:
Optomechanisches und elektronisches System der digitalen Panoramakamera

Teilprojekt TU Dresden, Professur Photogrammetrie:
Geometrische Modellierung, Kalibrierverfahren und Auswertealgorithmen

Teilprojekt fokus GmbH Leipzig:
Anwendungskonzeption und Entwicklung einer Softwareumgebung

Förderung

Mittel des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) 2000 – 2006 und Mittel des Freistaates Sachsen (Koordination durch Sächsische Aufbaubank)

Beschreibung des Projektes

Bisher wurden 360°-Panoramakamers hauptsächlich zur Aufnahme von Landschaften oder Innenräumen eingesetzt. In der photogrammetrischen Anwendung bietet die Nutzung einer Rotationszeilenkamera, d. h. einer digitalen Panoramakamera mit rotierender CCD-Zeile, eine interessante Alternative zu konventionellen Verfahren. Insbesondere bietet sie eine sehr hohe Auflösung und damit entsprechend gute Detailerkennbarkeit. Im Falle des vom Projektpartner KST Dresden GmbH entwickelten Kameraprototyps ("EyeScan M3 metric") bis zu einem Gigapixel für ein 360°-Panoramabild.

Geometrisches Modell der Panoramakamera © IPF Geometrisches Modell der Panoramakamera © IPF

Geometrisches Modell der Panoramakamera

Geometrisches Modell der Panoramakamera

Geometrisches Modell der Panoramakamera © IPF

Jedoch gehorcht das Aufnahmeprinzip nur in einer Bildkoordinatenrichtung der den meisten Kameras zugrundeliegenden Geometrie der Zentralperspektive. Deshalb wurde ein geometrisches Modell für Rotationszeilenkameras entwickelt und anhand des Kameraprototyps analysiert. Verschiedene konstruktionsbedingte und optische Eigenschaften des physikalischen Kamerasystems können Abweichungen vom geometrischen Grundmodell verursachen. Diese Abweichungen wurden durch zusätzliche Parameter im Modellansatz berücksichtigt, wodurch die aus dem räumlichen Rückwärtsschnitt resultierende Genauigkeit um etwa eine Größenordnung auf unter 1 Pixel gesteigert werden konnte.

Weiterhin wurden basierend auf dem entwickelten geometrischen Modell verschiedene photogrammetrische Anwendungen implementiert. Dazu gehört eine Panorama-Bündelblockausgleichung oder die Tangentialprojektion in einzelne hochaufgelöste zentralperspektive Ansichten.

Prinzip der Panorama-Buendelblockausgleichung © IPF Prinzip der Panorama-Buendelblockausgleichung © IPF

Panorama-Bündelblockausgleichung (Prinzip)

Prinzip der Panorama-Buendelblockausgleichung

Panorama-Bündelblockausgleichung (Prinzip) © IPF

Die entwickelten Algorithmen wurde in benutzerfreundliche Software mit interaktiver Nutzerschnittstelle der Firma fokus GmbH Leizpig ("metigo pan") integriert. In einem Folgeprojekt wurde die 3D-Panoramabildauswertung und das terrestrische Laserscanning in der Weise verknüpft, dass sich die beiden Aufnahmemethoden mit ihren unterschiedlichen Eigenschaften ergänzen. Dadurch wurde das Anwendungsspektrum der 360°-Panoramakamera deutlich ausgeweitet.

Kontakt

Das Projekt wurde in Zusammenarbeit mit den Firmen Kamera & System Technik (KST) und derfokuks GmbH Leipzig durchgeführt.

Leitung:
Prof. Dr. habil. Hans-Gerd Maas

Bearbeitung:
Dipl.-Ing. Anne Bienert
Dipl.-Ing. Danilo Schneider

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Danilo Schneider
Letzte Änderung: 21.12.2016