t - im ZESS - Universität Siegen

3 Messverfahren einer 3D-Laufzeitkamera
Die im Folgenden dargestellten Arbeiten beziehen sich im Wesentlichen auf das
Konzept eines absolut messenden, integrierten 3D-Kamerasystems nach dem
Laufzeitprinzip modulierter Lichtwellen zur berührungslosen, automatischen 2D/3D-
Geometrieprüfung und Szenenanalyse.
3D-Szene
2D-Mischer
ϕ 0°, 90°,
180°, 270°
2D-Mischer
CCD-Array
Das dem Messverfahren zugrunde liegende Prinzip beruht auf der Laufzeitmessung von
HF-modulierten optischen Signalen und wurde in zahlreichen Veröffentlichungen
[SwHe4], [Xu-1], [SwHe3] ausführlich beschrieben.
Lichtquelle
∆λ/λ ~ 10%
5...50
3D-Bilder/sek.
3D-Datenauswertung
Wie die sehr vereinfachte Darstellung in Bild 7 zeigt, wird anhand einer flächigen bzw.
zweidimensionalen (2D)-Modulation und 2D-Korrelation des ausgesendeten und
empfangenen Lichts ein Phasenbild der betrachteten 3D-Szene auf dem integrierenden
Empfangsdetektor (FPA, Focal Plane Array) erzeugt. Mit einer solchen 3D-Kamera wird
- ähnlich einem Laserradar - die Entfernung über die Echolaufzeit des Lichts zur
Objektoberfläche und zurück bestimmt, allerdings parallel und gleichzeitig für eine
ganze 3D-Szene. Die auf diese Weise entstehenden Phasen- bzw. Tiefenbilder
enthalten die komplette 3D-Information der betrachteten Szene.
Basierend auf dieser Technik und der Gestalt der entstehenden Empfangssignale wird
dieses Verfahren von uns optische HF-Modulationsinterferometrie oder kurz RFMI (RF-
Modulation Interferometry) genannt.
f mod
Bild 7 :3D-Kamerakonzept mit zweidimensionalen
optischen Modulatoren/Demodulatoren