Optimierung von geometrischen Modellen und Entwicklung von Kalibrierstrategien für reflektive Optiken

Titel des Projekts

Reflektive Optiken für breitbandige photogrammetrische Messsysteme

Förderung

Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Motivation

Linsenbasierte Objektive haben prinzipbedingt immer chromatische Abbildungsfehler, auch wenn sie bei hochwertigen Objektiven auf ein Minimum reduziert sind. In photogrammetrischen Aufgabenstellungen, welche die Abbildung eines breiten Spektralbereichs erfordern, führt dies zwangsläufig zu einer Reduktion der Auflösung. Durch das Design eines ausschließlich auf Spiegeln basierenden Objektivs können diese Abbildungsfehler eliminiert werden.

ZielE und Aufgaben

Im Rahmen des Projekts soll ein vollreflektives, spektral breitbandiges, hochaufgelöstes, weitwinkliges System für den Einsatz in photogrammetrischen Aufgabenstellungen der dimensionellen Metrologie mit hohem und höchstem Genauigkeitsanspruch konzipiert und verifiziert werden. Durch den Einsatz von abschattungsfreien Spiegelobjektiven mit ultrapräzisionsgefertigten optischen Komponenten soll eine neue Qualität von reflektiven Optiken in diesem Bereich erreicht werden.

Design eines abschattungsfreien, vollreflektiven, spektral breitbandigen, hochaufgelösten, weitwinkligen Systems für den Einsatz in photogrammetrischen Aufgabenstellungen mit hohem und höchstem Genauigkeitsanspruch
Realisierung eines Demonstrationssystems
Erweiterung des auf dem Grundmodell der Zentralperspektive basierenden geometrischen Modells durch spezifische Zusatzparameter und eines Finite-Elemente-Ansatzes
Entwicklung von Kalibrieransätzen zur zuverlässigen Bestimmung der Modellparameter
Erprobung des Demonstrationssystems und Vergleich mit kommerziellen Systemen

Ergebnisse

Zunächst wurden drei Demonstratoren mit verschiedenen Festbrennweiten entwickelt, die jeweils über einen Sensor für den Bereich des sichtbaren Lichts verfügen. Mit Hilfe des entwickelten geometrischen Modells zur Modellierng der stark asymmetrischen Verzeichnung können die Aufnahmen der Kameras entzeichnet werden. Auf Grundlage dieser Voruntersuchungen wurde ein vollreflektives, spektral breitbandiges, hochaufgelöstes, weitwinkliges Kamerasystem konzipiert und ein Prototyp aufgebaut.