Dokument 1.pdf - Opus

3.1. MODELLIERUNG UND KALIBRIERUNG VON FASEROPTIKEN 57
• Ohne einen Weißabgleich 7 kann es sein, dass die verschiedenen Farbkanäle in
der Aufnahme eines Kamerasensors ungleich gewichtet sind. Dies wird impli-
zit bei der Berechnung der Farbfaktoren für die Interpolation berücksichtigt und
führt für schwache Werte zu hohem Rauschen, da der Wert für die resultieren-
de Farbzusammensetzung unverhältnismäßig stark angehoben wird. Durch die
Vorgabe einer homogenen weißen Fläche als Kalibrierbild für die Faserregis-
trierung wird sichergestellt, dass alle Kanäle die gleiche Gewichtung haben. In
der Praxis kann diese Vereinfachung mit einem entsprechenden Weissabgleich
gerechtfertigt werden.
• Die Schärfe der einzelnen Faserpunkte variiert in realen Aufnahmen besonders
zu den Aperturrändern hin. Ursachen hierfür sind geometrische Abberation, so-
wie Ungenauigkeiten und technische Begrenzungen in der Fertigung der Ver-
bindungsteile zwischen Endoskop und Kamera. Mit hochwertigen Optiken und
Adaptern sowie der Minimierung von Schnittstellen im Strahlengang zwischen
den Komponenten konnte dieser Effekt nachweislich reduziert werden, sodass
er beim Modell vernachlässigt werden konnte.
3.1.4 Geometrische Kalibrierung zur Bildentzerrung
Endoskope sind typischerweise mit weitwinkeligen Optiken versehen, um bei kleinem
Arbeitsdurchmesser im Frontbereich trotzdem einen ausreichend großen Sichtbereich
zu ermöglichen. Eine solche Weitwinkeloptik weist im einfachen Fall, d.h. ohne kom-
plizierte und damit platzaufwändige optische Korrektur, eine starke, in erster Näherung
radiale Verzerrung in dezentralen Stellen der Aufnahmen auf. Diese Verzerrung macht
sich unter anderem bemerkbar, wenn die gewonnenen Bilddaten für eine räumliche
Rekonstruktion herangezogen werden. In diesem Fall ist es besonders wichtig, eine
adäquate Korrektur vorzunehmen.
Intel stellt die freie Programmbibliothek OpenCV [Int01] zur Verfügung, die un-
ter anderem eine Funktionalität zur Bildentzerrung für Kamerasysteme mit einfacher
Linsenoptik zur Verfügung stellt. Sie nähert die intrinsischen Parameter
• Brennweite,
• Position der optischen Achse im Bild und
7 Weißabgleich: Verfahren zur Korrektur der Gewichtung von Farbkanälen eines Kamerasensors be-
züglich der Farbtemperatur des Lichtes am Aufnahmeort