DD153221A1 - Verfahren zur ermittlung der raeumlichen lage von objektpunkten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der raeumlichen Lage von Objektpunkten zu einer Grundebene mit Hilfe von Stereoaufnahmen. Ziel ist, bei verbesserten Arbeitsbedingungen und ohne wesentliche Erhoehung des Auswertungsaufwandes eine Verringerung des geraetetechnischen Aufwandes und eine Erweiterung des Anwendungsbereiches zu ermoeglichen. Hierzu soll der Vergroeszerungsmaszstab der Stereoaufnahmen variabel und seine Veraenderung waehrend der Untersuchung moeglich sein. Erfindungsgemaesz wird von dem Objekt ein raeumliches Bild hinter einem Projektionsschirm erzeugt, werden eine oder mehrere Grundebenen im Bereich des raeumlich projizierten Bildes festgelegt, einzelne Bildpunkte des raeumlich projizierten Bildes mittels einer dreidimensional verstellbaren nahezu punktfoermigen Lichtquelle anvisiert,abgetastet o. in ihrer Bewegung verfolgt u. wird schlieszlich d. jeweilige Lage d. Lichtquelle von d. bzw. den vorher festgelegten Grundeben entsprechend dem Betrag und der Richtung der Verstellbewegung bestimmt, wobei ein Projektionsschirm verwendet wird, dessen Material eine moeglichst geringe Doppelbrechung und eine geeignete Lichtdurchlaessigkeit besitzt.

Description

Titel der Erfindung'

Verfahren zur Ermittlung der räumlichen Lage von Objektpunkten

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung, der räumlichen lage von Objektpunkten mit Hilfe von Stereoaufnahmen, beispielsweise von Stereo-Röntgenaufnahmen der Medizin- oder Werkst of ftechnik und dergleichen, v/obei die räumliche Lage einzelner Objektpunkte zu einer festgelegten Grundebene bestimmt wird*

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind bereits Verfahren zur Ermittlung der räumlichen Lage von Objektpunkten bekannt, bei denen stereoskopisch aufgenommene Bildpaare mittels optischer Meßeinrichtungen ausgemessen werden. Anschließend erfolgt eine Umrechnung dieser Meßwerte auf die Tiefenlage der.ausgemessenen Bildpunkte, Diese Umrechnungen sind sehr aufwendige Um den extrem hohen Aufwand bei der Auswertung der Meßwerte zu reduzieren, hat man ein Spiegelstereoskop mit Meßvorrichtung zur Auswertung von Stereoaufnahmen (HU-OS 2 503 053) entwickelt· Diese Lösung besteht aus einem teilweise vereinten optischen. System mit Okularen zur gleichzeitigen Bild- und Meßmarkenbetrachtung, Bildhaltern zur Halterung von Bildpaareri und aus einer Meßvorrichtung, die zwei verstellbare Meßmarken enthält. Dabei liegt die Ebene der

Bildhalter in der Brennebene der Okulare» Die. Meßmarken werden von dem Ende.eines Lichtleitkabels beleuchtet und erscheinen dadurch als Lichtpunkte. In den Strahlengängen des * optischen Systems sind' optische Körper mit zum Teil lichtdurchlässiger Spiegeloberfläche angeordnet» Ferner ist die eine Meßmarke arretierbar und die andere Meßmarke mittels einer Stellvorrichtung verstellbar angeordnet. Die Stellvorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Gewindehülse,. die mit einem Außenzylinder fest verbunden ist und in deren Innengewinde eine Spindel eingeschraubt ist. In einem Teil des Außenzylinders ist koaxial ein Innenzylinder angeordnet, der mit der Spindel drehfest verbunden ist« Außen- und Innenzylinder weisen geeignete Elemente zur sofortigen Ablesung der tatsächlichen Entfernung der mittels der Meßmarken anvisierten Bildpunkte auf. Die Stellvorrichtung ist so ausgelegt, daß zur Auswertung von weiteren Bildpaaren, die mit anderen Aufnahmeρarametern aufgenommen wurden, nur der Innenzylinder gegen einen anderen Innenzylinder ausgewechsel v/erden muß, der eine diesen Aufnahmebedingungen entsprechende Teilung aufweist.

Die beschriebene Meßvorrichtung hat den N_achteil, daß trotz des hohen gerätetechnischen Aufwandes', die Auswertung der stereoskopisch aufgenommenen Einzelbilder begrenzt ist.

So ist es beispielsweise wegen der durch das optische System gegebenen konstanten Vergrößerung der Stereobildpaare und wegen der auf dem Innenzylinder fest angebrachten Teilung nicht möglich, sofort eine beliebige Vergrößerung eines gerade betrachteten Bildpaares zu untersuchen». Für praktische Anwendungsfälle ist jedoch eine stufenlose Variation, des Abbildungsmaßstabes während der Auswertung vorteilhaft»

Schließlich bedingen das Einstellen der Meßmarken mit Hilfe der Lichtpunkte auf die.entsprechenden Bildpunkte und das Einjustieren der Meßmarken untereinander eine relativ hohe physische Belastung des Bedienpersonals und führen hierdurch zur frühzeitigen Ermüdung.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Ermittlung der räumlichen Lage von Objektpunkten zu schaffen, das bei veiv besserten Arbeitsbedingungen und ohne wesentliche Erhöhung des Auswertungsaufwandes eine Verringerung des gerätetech™ . 'mischen* Aufwandes- und eine .Erweiterung des Anwendungsbereiches gestattet,

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, das ohne Verwendung aufwendiger optischer Systeme die Ermittlung der räumlichen Lage von Objektpunkten mit Hilfe von Stereoaufnahmen unabhängig von deren Vergrößerungsmaßstab gestattet. Außerdem soll die Veränderung des Vergrößerung smaß stäbe s der Stereoaufnahmen während der Untersuchung möglich sein.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß von dem Objekt mittels an sich bekannter S.tereoprojektionseinrichtungen ein räumliches Bild hinter einem Projektionsschirm erzeugt wird, eine oder mehrere Grundebenen im Bereich des räumlich projezierten Bildes festgelegt,-einzelne BiId-'punkte des räumlich projezierten Bildes vorzugsweise mittels einer dreidimensional verstellbaren nahezu punktförmigen Lichtquelle anvisiert und erforderlichenfalls Bilddetails in ihrer' räumlichen Ausdehnung abgetastet oder Bildpunkte in.ihrer Bewegung verfolgt werden und hierbei die jeweilige' Lage der Lichtquelle von der bzw« den vorher festgelegten Grundebenen entsprechend dem Betrag und der Richtung der Verstellbewegung'bestimmt wird. Dabei wird ein Projektionsschirm verwendet 5 dessen Material zur Erhaltung der Polarisation des projezierten Lichtes eine möglichst geringe Doppelbrechung besitzt und eine derartige.Lichtdurchlässigkeit aufweist, so daß einerseits das räumliche Bild und die Lichtquelle noch gut sichtbar sind und andererseits der aus den Objektiven austretende Projektionsstrahl die Betrachtung des räumlichen.Bildes nicht' beeinträchtigt. '

Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung weist als .punktförmige Lichtquelle im Bereich des räumlich projizierten Bildes vorzugsv/eise das Ende eines Lichtleit-•kabels auf, das in einer-in drei Ebenen verstellbaren Halte-" rung angeordnet ist, wobei Betrag und Richtung der Verstellung der Lichtquelle direkt oder indirekt ablesbar sind*

Das erfindungsgemäße Verfahren hat gegenüber den bisher bekannten Verfahren den Vorteil, daß der gerätetechnisehe . Aufwand entscheidend gesenkt wurde» Außerdem ermöglicht das Verfahren, durch Änderung des Pr.ojek.tionsabStandes zwi~" sehen Projektionseinrichtung und Projektionsschirm während der Auswertung den Vergrößerungsmaßstab stufenlos zu variieren und .somit ohne Wechsel der Stereoaufnahmen Detailuntersuchungen vorzunehmen. Für das Bedienpersonal werden die Arbeitsbedingungen dadurch verbessert, daß die ermüdende Mikroskoparbeit entfällt* Außerdem ist es bei dem beschriebenen Verfahren möglich, daß mehrere Betrachter gleichzeitig das Bild beobachten können« Die realen Entfernungen der Objektpunkte müssen allerdings erst aus den über die LagebeStimmung der Lichtquelle ermittelten Werten berechnet werden. Der Umrechnungsmaßstab ergibt sich aus den Aufnahme- und Projektionsbedingungen. Die Berechnung vereinfacht sich wesentlich} wenn das Objekt mindestens zwei Punkte aufweist, deren Entfernung voneinander bekannt ist. In der Praxis ist diese Bedingung meistens erfüllt. Beispielsweise kann bei strömungstechnischen Untersuchungen die Strömungskanalbreite als Bezugswert herangezogen werden. Die Umrechnung ist dazu über eine einfache Proportion möglich und bedingt gegenüber den bekannten Verfahren, bei denen beispielsweise zwei Lichtpunkte einzustellen und zur Deckung zu bringen sind, keinen erhöhten Zeitaufwand, so daß die genannten Vorteile gegenüber dem Nachteil entscheidend überwiegen dürften«

Ausführungsbeispiel · ^: '

Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel

näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung einer sehr einfachen Vorrichtung mittels der das erfindungsgemäße Verfahren realisiert werden kann« .

Im vorliegenden Beispiel wurden zwei mit den entsprechenden zur Stereoprojektion erforderlichen Polarisationsfiltern ausgerüstete Projektoren 1 so aufgestellt₉ daß ein räumliches Bild 2 in Projektionsrichtung gesehen hinter einem Projektionsschirm 3 entsteht und von einem Beobachter ebenfalls durch Polarisationsfilter auf der dem Projektionsstrahl abgewandten Seite des Projektionsschirmes 3 wahrgenommen wird. Ein Lichtleitkabel 4 ist in einer in drei Ebenen verstellbaren Halterung 5 befestigt und reicht mit seinem Licht abgebenden Ende in den Bereich des räumlich projezierten Bildes 2 hinein, so daß vom Beobachter aus ein Lichtpunkt zu erkennen ist« Die Halterung 5 ist mittels rechtwinklig zueinander verschiebbar angeordneten Schlitten 6 bis 8 verstellbar, wobei ihre Verstellung im vorliegenden Beispiel auf den den jeweiligen Schlitten 6 bis 8 zugehörigen Skalen 9 bis 11 ablesbar ist. Die Verstellung der Halterung kann, wie im vorliegenden Beispiel, manuell über Spindeln oder auch über elektrische Stellmotore, die vom Standort des Betrachters aus bedient werden können, erfolgen»

Zur besseren Ablesung der Skalen 9 bis 11 im dunklen Raum sind an Stelle herkömmlicher Zeiger nicht dargestellte Lichtleitkabel an den Schlitten 6 bis 8 angeordnet, die den jeweils zum Ablesen notwendigen Teil der Skalen 9 bis beleuchten· In das den Skalen 9 bis 11 zugewandte Ende ist jeweils ein nadeiförmiger Körper eingeführt, dessen punktförmiger Schatten auf den Skalen 9 bis 11 ein genaues Ablesen ermöglicht. Der Beobachter muß mittels der Spindeln das freie Ende des Lichtleitkabels 4 mit einem gewünschten. Bildpunkt des räumlich projezierten Bildes 2 zur Deckung bringen und die Koordinaten dieses Bildpunktes an den Skalen 9 bis 11 ablesen. Unter Berücksichtigung der Aufnahme- und Projekt iorisbe dingungen läßt sich die räumliche

Lage des Objektpunktes in bekannter Weise berechnen. Es ist aber zweckmäßig, unter Zuhilfenahme einer bereits bekannten wahren Abmessung des Objektes den tatsächlichen Abstand des Objektpunktes von d.er bzw«, den Grundebenen mittels einer einfachen Proportion aus den ermittelten Koordinaten zu be-' stemmen« Die Projektionsbedingungen wie Abbildungsmaßstab und Projektionswinkel bleiben bei der Berechnung unberücksichtigte Bine beliebige Detailuntersuchung durch eine, stufenlose Veränderung des Abbildungsrnaßstabes ist möglich.·

Eine Vergrößerung der Bildbreite und -höhe des räumlich projezierten Bildes 2 wird durch Vergrößerung des Abstand.es zwischen den Projektoren 1 und dem Projektionsschirm-··: 3 unter Beibehaltung des am Brennpunkt des räumlich projezierten Bildes 2 gemessenen von den beiden Projektoren 1 eingeschlossenen Winkels erreicht, eine Vergrößerung der Tiefe des räumlich projezierten Bildes 2 durch Vergrößerung des Abstandes zwischen dem räumlich projezierten Bild 2 und dem Betrachter. Die Verkleinerung erfolgt sinngemäß in umgekehrter Richtung«

Claims (2)

1. Erfindungsanspruch

   le Verfahren zur Ermittlung der räumlichen Lage von Objektpunkten mit Hilfe von Stereoaufnahmen, beispielsweise von Stereo-Röntgenaufnahmen der Medizin- oder Werkstofftechnik und dergleichen,· wobei die räumliche Lage einzelner Objektpunkte zu einer festgelegten Grundebene bestimmt wird, gekennzeichnet dadurch, daß von dem Objekt mittels an sich bekannter Stereoprojektionseinrichtungen ein räumliches Bild (2) hinter einem Projektionsschirm (3) erzeugt wird, eine oder mehrere Grundebenen im Bereich des räumlich .projizierten Bildes (2) festgelegt, einzelne Bildpunkte des räumlich projizierten Bildes (3) vorzugsweise mittels einer dreidimensional verstellbaren nahezu punktförmigen Lichtquelle anvisiert und erforderlichenfalls Bilddatails in ihrer räumlichen Ausdehnung abgetastet oder Bildpunkte in ihrer Bewegung verfolgt werden und hierbei die jeweilige Lage der Lichtquelle von der bzw. den vorher festgelegten Grundebenen entsprechend dem Betrag und der Richtung der Verstellbewegung bestimmt wird, wobei ein Projektionsschirm (3) verwendet wird, dessen Material zur Erhaltung der Polarisation des projizierten Lichtes eine möglichst geringe Doppelbrechung aufweist und eine derartige Lichtdurchlässigkeit besitzt, daß einerseits das räumliche Bild (2) und die Lichtquelle noch gut sichtbar sind und andererseits der aus den Objektiven austretende Projektionsstrahl die Betrachtung des räumlichen Bildes (2) nicht beeinträchtigt.
2. . 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens' nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als punktförmige Lichtquelle im Bereich des räumlich projizierten Bildes (2), vorzugsweise das Ende eines Lichtleitkabels (4) vorgesehen ist, das in einer in.drei Ebenen verstellbaren Halterung (5) angeordnet ist, wobei Betrag und Richtung der Verstellung der Lichquelle direkt oder indirekt ablesbar sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen