Beschreibung

MoDiTa

Modulare Digitalkameratachymeter, abgekürzt MoDiTa, ist ein Projekt von Prof. Dr.-Ing. Martin Schlüter. Dabei werden die Funktionen eines Tachymeters um eine Bildverarbeitungskomponente erweitert. Das Projekt besteht aus einer Hardware- und einer Softwarekomponente.

Kameratransformationen

Area of Interest

Area of Interest ist ein Modus in dem nur der relevante Teil des Bildes aufgenommen wird und auch nur dieser Teil übertragen wird. Die Datenmenge für ein einzelnes Bild wird dadurch reduziert. Die Auflösung des Bildes bleibt erhalten. Im Extremfall wird nur eine einzelne Zeile aufgenommen. In diesem Modus sind die kürzesten Belichtungszeiten möglich.

Binning-Modus

Im Binning-Modus werden Pixel zeilen- und spaltenweise zusammengefasst. Dabei reduziert sich die Auflösung des Bildes. Durch das Zusammenfassen der Pixel kann die Belichtungszeit reduziert werden, um die gleiche Helligkeit in einem Bild zu erreichen.

Subsampling- und Scaler-Modus

Subsampling-Modus und Scaler-Modus sind sich sehr ähnlich. Im Subsampling-Modus können für die X- und Y-Richtung unterschiedliche Werte eingestellt werden. Im Scaler-Modus kann nur ein Faktor für beide Richtungen eingestellt werden. Für diese Arbeit wurde eine Kamera verwendet die nur den Scaler-Modus unterstützt. Im Scaler-Modus wird, ähnlich wie im Binning-Modus, die Auflösung des Bildes reduziert. Im Gegensatz zum Binning-Modus werden aber die Pixel nicht zusammengefasst, sondern es wird nur jedes n-te Pixel ausgelesen. Dadurch wird die Datenmenge reduziert die übertragen werden muss und es können höhere Bildraten erreicht werden. Die verbesserte Belichtung, die im Binning-Modus erreicht wird, kann auch zu einem Nachteil werden, da die Belichtungszeit immer angepasst werden muss. Im Scaler-Modus muss diese Belichtungszeit nicht angepasst werden.

Verwendung von Bildsequenzen zur Reduktion von Refraktionseffekten

Mit Hilfe der MoDiTa-Software soll ein Konzept zur Reduktion von Refraktionseffekten bei Richtungsbeobachtungen entwickelt werden. Die MoDiTa-Software bietet die Möglichkeit mit Hilfe der Bildverarbeitung mehrere Richtungsbeobachtungen durchzuführen. Es wird ein vorher bestimmtes Muster (Abbildung 7 1) abgefahren. Dabei werden Winkelablesungen und Pixelkoordinaten gespeichert. Mit diesen gewonnenen Werten kann eine Transformation zwischen Pixelkoordinaten und Winkelablesungen berechnet werden. Aus dieser Transformation kann eine ausgeglichene Richtung zum Ziel berechnet werden.

Bei der Beobachtung von Fernzielen treten immer Refraktionseffekte auf. Diese Refraktionseffekte werden durch unterschiedlich warme Luftschichten verursacht. Das entstehende Flimmern erschwert das genaue Anzielen von Fernzielen. Vor allem für die Bildverarbeitung entsteht dadurch Probleme, da sich die Form des Ziels dauerhaft verändert.

Die Sequenz von Bildern wurde mit einem Abstand und einer Belichtungszeit von 4ms aufgenommen wurden. Beobachtet wurde, vom Messdach der Hochschule Mainz, der Fernsehturm auf der Hohen Wurzel in der Nähe von Wiesbaden. Der Abstand zwischen der Hohen Wurzel und der Hochschule Mainz beträgt ca. 15km. Mit Hilfe der roten Kreise wurden Stellen markiert an denen die Veränderung durch die Refraktion deutlich zu erkennen ist. Um die Bilder für die Bildverarbeitung zu verbessern wurden pro Zielung mehrere Bilder aufgezeichnet. Um diese Bilder auswerten zu können werden alle pro Zielung aufgezeichneten Bilder ausgemittelt. In dem ausgemittelten Bild (Abbildung 7 3) sind die Refraktionseffekte stark reduziert und für die Bildverarbeitung besser geeignet. Die Kanten des Turms sind begradigt. Das Bild wirkt etwas unschärfer, dies bringt aber keinen Nachteil für die Bildverarbeitung.