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28 2.4. METHODEN DER BILDAUFBEREITUNG FÜR DIE ENDOSKOPIE
2.4 Methoden der Bildaufbereitung für die Endoskopie
2.4.1 Geometrische Kalibrierung und Entzerrung
In Abschnitt 2.3.3 wurde der Einsatz von Optiken mit kurzer Brennweite für die En-
doskopie motiviert. Aufgrund der starken tonnenförmigen Verzerrung spielt für eine
metrische Nutzung von endoskopischen Bildern eine geeignete Entzerrung eine ent-
scheidende Rolle (vgl. Abb. 2.8). Der Einfluss und die positiven Auswirkungen ei-
ner Entzerrung auf die digitale Weiterverarbeitung von fiberskopischen Bildern wer-
den u.a. in [WR07] untersucht. Rupp et al. konnten in [RWE06a] und [RWW06] eine
quantitative Aussage über die Leistungsfähigkeit von Entzerrungsalgorithmen für den
Anwendungsbereich der Endoskopie liefern. Dabei wurde nachgewiesen, dass sich der
Kalibrierfehler nach faseroptischer Übertragung in etwa um den Faktor erhöht, um den
die Auflösung durch die Faserabtastung reduziert wird. Eine messbare Auswirkung
auf die Präzision durch eine zusätzliche tangentiale Entzerrung oder mehr als zwei
Polynomfaktoren bei der radialen Entzerrung konnte nicht nachgewiesen werden. Es
ist davon auszugehen, dass ein möglicher Effekt zwar durch weitere Untersuchungen
nachweisbar wird, jedoch deutlich unterhalb der Größenordnung anderer Fehlerquel-
len liegt.
Die vorliegende Arbeit nutzt die Bilddaten im metrologischen 17 Sinn nur für eine
Bewegungsschätzung von Merkmalen in Bildsequenzen zur Raumrekonstruktion und
der damit möglichen Beurteilung der Aufbereitungsgüte anhand dieser Ergebnisse. Für
diese Anwendungen müssen die Bilddaten verzerrungsfrei dargestellt werden. Auf die
übrigen Auswertungen haben diese geometrischen Beeinträchtigungen keine Auswir-
kung bzw. können sie durch geeignete Bearbeitungsschritte eines Abbildungsmodells
umgangen werden.
Zur 3D-Rekonstruktion wird die Software SynthEyes von Andersson Technologies
[And07] eingesetzt. Sie erlaubt die räumliche Rekonstruktion einer Objektszene aus
der zeitlichen Abfolge von monokularen Einzelaufnahmen. Zu diesem Zweck verfolgt
sie markerlose 18 Objektpunkte in der Szene, analysiert daraus die Bewegung des Ka-
merapfads und rekonstruiert die Position, insbesondere die Tiefe der Objektpunkte.
Für die Vorverarbeitung der Bilddaten nutzt sie neben einer Helligkeits-, Kontrast- und
Farbanpassung ein elliptisches Verzerrungsmodell [And05], das über den Verzerrungs-
parameter ρ (in der Software unter dem Symbol k geführt) den folgenden Zusammen-
17 Metrologie: Lehre von den Maßen, den Gewichten und den Maßsystemen.
18 Markerlos: Ohne künstliche Kennzeichnung, z. B. durch Klebemarken