Modellbasierte, adaptive Schätzung von Kameramatrizen für fokusvariable Anwendungen der optischen Messtechnik

Der Arbeitsbereich optischer und insbesondere triangulationsbasierter Messsysteme wird häufig durch die Tiefenschärfeeigenschaften der verwendeten Optik begrenzt. Einer Vergrößerung des Tiefenschärfebereichs über das Verringern der Blendenöffnung steht eine geringere Lichtausbeute und somit der Bedarf einer längeren Belichtungszeit gegenüber. Eine Verwendung fokusvariabler Optiken ermöglicht eine Adaption des Arbeitsbereichs. Die Gültigkeit der, für die Triangulation bedeutenden, modellbasierten Kamerakalibrierung ist jedoch auf die entsprechende Fokusstellung begrenzt, insbesondere bei Optiken, deren Brennweite sich mit der Fokuseinstellung verändert. Dieser Beitrag präsentiert einen Ansatz zur Beschreibung der Kalibrierungsparameter über den gesamten Fokusbereich eines Objektivs. Die präzise Schätzung des Parameterverlaufs bedingt eine hohe Stützstellendichte, was mit einem nicht unerheblichen Kalibrieraufwand einhergeht. Dabei sind stets zu erzielende Genauigkeiten und der damit verbundene Aufwand anhand geeigneter Metriken gegeneinander abzuwägen. Darüber hinaus wird, mit Rücksicht auf die Triangulationsbasis, die extrinsische Lage des Kamerakoordinatensystems betrachtet.