Tiefenmessung mithilfe einer Kamera mit programmierbarer Apertur

Abstract

Zusammenfassung Beim Computational Imaging wird die traditionelle Optik einer Kamera angepasst und damit das Lichtsignal noch vor der Digitalisierung beeinflusst. Ein Problem dabei ist der hohe Aufwand einer nachträglichen Anpassung der optischen Komponenten, weshalb derartige Kameras nur sehr spezifisch eingesetzt werden können. In diesem Beitrag wird eine Kamera untersucht, die anstelle einer mechanischen Apertur ein transparentes Flüssigkristalldisplay nutzt. Aufgrund der einfachen Anpassbarkeit der optischen Übertragungsfunktion kann eine derartige Kamera flexibel eingesetzt und auf wechselnde Umgebungsbedingungen eingestellt werden. Die Leistungsfähigkeit der Kamera wird am Beispiel der Tiefenmessung nach dem Depth-from-Defocus-Prinzip untersucht. Der dafür entworfene Algorithmus beruht auf dem Vergleich des beobachteten Leistungsdichtespektrums mit der eingestellten Form der Apertur, um die Skalierung der Punkverschmierungsfunktion anhand eines Einzelbildes zu bestimmen. Die Auswertung einer Testszene zeigt, dass sich mit der Kamera mit programmierbarer Apertur bisherige Simulationsergebnisse reproduzieren lassen und somit Objektentfernungen aus Einzelbildern zuverlässig ermittelt werden können.