Titel der Arbeit:
Untersuchungen zur Genauigkeit der Kamerakalibrierung über Merkmalspunkte in SfM-Tools
Betreuer:
Marc Schulze
Beschreibung:
Die Kalibrierung einer Kamera für photogrammetrische Anwendungen erfolgt heute an Testfeldern oder simultan während der Auswertung der Aufnahmen des zu vermessenden Objektes. Hierzu werden die in den einzelnen Aufnahmen beobachteten signalisierten Zielmarken im Rahmen einer Bündelblockausgleichung genutzt, die vorher am Objekt angebracht werden mussten. Alternativ zu signalisierten Zielmarken können Merkmalspunkte genutzt werden, die in den SfM-Tools zur Rekonstruktion von 3D-Objekten ermittelt werden.
Darstellung des erstellten Testfeldes mit Zielmarken und künstlicher Textur
Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Qualität der Kamerakalibrierung mit Merkmalspunkten, die in verschiedenen SfM-Tools ermittelt wurden untersucht.
Um einen Vergleich zwischen herkömmlichen Kamerakalibrierungen mit Zielmarken zu einer Auswertung mit Merkmalspunkten zu ermöglichen, wurde ein Testfeld mit geeigneter Textur sowie Zielmarken erstellt (Abbildung 1). Die zugeordneten Merkmale aus den SfM-Tools wurden analog zu zugeordneten codierten Zielmarken zur Kamerakalibrierung verwendet.
Hierzu wurden zunächst Untersuchungen zu geeigneten Texturen für die Merkmalspunktdetektion durchgeführt und die Qualität der Merkmalspunkte, die in den SfM-Tools detektiert und zugeordnet wurden untersucht.
Bei der Untersuchung zur Lagegenauigkeit der Merkmalspunkte wurde ein Zusammenhang zwischen der Verschwenkung der Kamera und der Punktlagegenauigkeit ermittelt. Bei leichten Verschwenkungen können Punktlagegenauigkeiten von 0.1 Pixel erreicht werden. Bei starken Verschwenkungen sind die Punktlagen tlw. schlechter als 1 Pixel.
Mit der Arbeit wird aufgezeigt, dass die Kamerakalibrierung mit Merkmalspunkten im Vergleich zur Kalibrierung mit codierten Zielmarken für Punkte die im Zentrum des Sensors abgebildet werden geringe Abweichungen aufweisen ($
In weiteren Untersuchungen wurden die in den SfM-Tools verwendeten Kamerakalibrierungsstrategien und -modelle untersucht und die dort ermittelten Parameter mit denen aus Aicon-3D-Studio vergleichbar gemacht. Je nach Umfang der in den SfM-Tools verwendeten Modelle werden bereits gute Ergebnisse für die Kalibrierung in den SfM-Tools erreicht.
