Geometrische Kalibrierung einer kompakten Mehrkanal-Tiefenkamera mit großem Gesichtsfeld

Soll ein optisches System ein weites Gesichtsfeld (FOV) gut abbilden, erfordert dies ein komplexes optisches Design mit vielen Elementen. Bei Multiapertur-Systemen bilden mehrere optische Kanäle jeweils einen Teil-FOV ab; dies reduziert die Komplexität der Einzelkanäle und die Baulänge. Jeder der Kanäle hat dabei eine eigene optische Achse, die gegenüber den anderen Kanälen verkippt ist. Um aus den Teil-FOVs ein lückenloses Gesamtbild zusammenzufügen, müssen diese entzerrt und zueinander ausgerichtet werden. Durch die Verkippung der optischen Achsen ist jedoch die Verzeichnung der Einzelkanäle asymmetrisch. Des weiteren überlappen sich die Teil-FOVs nur wenig, um die Sensorfläche optimal auszunutzen. Beides stellt die etablierten Verfahren zur Kamerakalibrierung vor große Herausforderungen. Andererseits ist in der geplanten Anwendung der Einfluss von Parallaxe gering, sodass keine vollständige extrinsische Kalibrierung notwendig ist. Daher haben wir ein angepasstes zweistufiges Verfahren entwickelt: Zunächst wird die Verzerrung mit einem Punktmuster bestimmt und korrigiert. Im zweiten Schritt wird schließlich die Kanalausrichtung durch ein Testobjekt mit ARUCO-Markern ermittelt.