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Ingenieurkammer Niedersachsen

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kammer(at)ingenieurkammer.de

Preisträger 2016

AnredeHerr
VornameRobin
NameRofallski
HochschuleJadehochschule
FachbereichBauwesen Geoinformation
InstitutInstitut für Angewandte Photogrammetrie und Geoinformatik
TitelM.Sc.
ThemaUntersuchung und Modellierung des Rolling-Shutter-Effekts
für photogrammetrische Einzel- und Mehrbildauswertungen

Kurzfassung

Die meisten aktuell erhältlichen Digitalkameras nutzen CMOS-Sensoren, welche oftmals lediglich mit einem elektronischen Verschluss gesteuert werden. Dadurch werden sämtliche Sensorzeilen nicht gleichzeitig, sondern nur sequentiell belichtet und ausgelesen. Dies führt im kinematischen Fall zu starken Bildverzerrungen (Rolling-Shutter-Effekt), welche sich sowohl für den Betrachter als auch für photogrammetrische Anwendungen störend auswir-ken können. Die Verzerrungen finden bislang keine Berücksichtigung in klassischen Be-rechnungsverfahren. Ziel der Arbeit ist daher die funktionale Modellierung und Verifikation anhand eines praktischen Versuches.

Das sequentielle Verschlussverfahren führt in kinematischen Anwendungen dazu, dass die Abbildungsgleichungen erweitert werden müssen zu einem Modell mit zwei äußeren Orien-tierungen und geschwindigkeitskonstanter Interpolation zwischen diesen. Dieses Modell wird in eigenen Programmen zur Berechnung verschiedener 3D-Berechnungen implemen-tiert.

Zur Verifikation wird ein rotierendes Messobjekt der Dimension 600 x 400 x 120 mm von einer Nikon D4 im Abstand von 1 m beobachtet und mit dem neuen sowie dem bisherigen Verfahren ausgewertet.

Die Ergebnisse zeigen signifikante Genauigkeitssteigerungen von > Faktor 5 bei Nutzung des neu entwickelten Ansatzes gegenüber dem klassischen Global-Shutter-Modell. Das er-reichte Genauigkeitsniveau entspricht dem üblicher Konfigurationen und bestätigt die er-folgreiche Umsetzung des Verfahrens.

Damit werden die bislang unbrauchbaren verzerrten Bilddaten in der Einzel- und Mehrbild-photogrammetrie nutzbar. Das dargestellte Modell eröffnet neue Möglichkeiten in zahlreichen dynamischen Anwendungen, z.B. mit UAVs, beim Mobile Mapping oder in der Highspeed-Photogrammetrie.