DE102009057724B4

DE102009057724B4 - Bilderfassungsvorrichtung und Verfahren zum Reduzieren von Bewegungsunschärfe

Info

Publication number: DE102009057724B4
Application number: DE102009057724.6A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Phys. Dr. Schertler Klaus; Dipl.-Inform. Schubert Falk
Original assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 2009-12-10
Filing date: 2009-12-10
Publication date: 2019-08-01
Anticipated expiration: 2029-12-11
Also published as: DE102009057724A1

Abstract

Bilderfassungsvorrichtung (10) mit einer Beleuchtungseinheit (20), einer Kameraeinheit (30) und einer Verarbeitungseinheit (40), wobei die Beleuchtungseinheit (20) zur Erzeugung von Licht in mehreren Lichtkanälen (52, 54, 56), die jeweils vorbestimmte Wellenlängenbereiche umfassen, ausgebildet ist, wobei die Lichtkanäle (52, 54, 56) zur Lichterzeugung in einer vorbestimmten zeitlichen Abfolge (50) aktivierbar sind, wobei die Beleuchtungseinheit (20) zur kontinuierlichen Erzeugung von Licht mit wechselnder Farbe ausgebildet ist, wobei die Kameraeinheit (30) zur Bereitstellung von Bilddaten ausgebildet ist und wobei die Verarbeitungseinheit (40) zur Korrektur einer Bewegungsunschärfe ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinheit (20) wenigstens einen Laser als Lichtquelle aufweist, wobei die Beleuchtungseinheit (20) zur Erzeugung einer vorgebbaren Abfolge (50) ausgebildet ist, wobei aus den Bilddaten du die Bilddaten der einzelnen Lichtkanäle abrufbar sind, und wobei die Verarbeitungseinheit zur Korrektur der Bewegungsunschärfe anhand einer Korrelation der Bilddaten unterschiedlicher Lichtkanäle (52, 54, 56) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bilderfassungsvorrichtung mit einer Beleuchtungseinheit, einer Kameraeinheit und einer Verarbeitungseinheit, wobei die Beleuchtungseinheit zur Erzeugung von Licht in mehreren Lichtkanäle, die jeweils vorbestimmte Wellenlängenbereiche umfassen, ausgebildet ist, wobei die Lichtkanäle zur Lichterzeugung in einer vorbestimmten zeitlichen Abfolge aktivierbar sind, wobei die Beleuchtungseinheit zur kontinuierlichen Erzeugung von Licht mit wechselnder Farbe ausgebildet ist, wobei die Kameraeinheit zu Bereitstellung von Bilddaten und die Verarbeitungseinheit zur Korrektur einer Bewegungsunschärfe ausgebildet ist.
Es sind bereits verschiedene Ansätze zur Vermeidung von Bewegungsunschärfe in Sensorbildern bekannt. Im Bereich der Bildstabilisierung sind beispielhaft die folgenden Verfahren bekannt:
Durch Verkürzung von Belichtungszeiten kann die Bewegungsunschärfe reduziert werden. Allerdings kann dies zu Unterbelichtungen mit einer einhergehenden Verringerung des Informationsgehalts des Sensorbildes führen.
Bei der optisch-mechanischen Bildstabilisierung werden Teile des Sensorsystems (z.B. das Objektiv oder der CCD-Chip) derart korrigierend nachgeführt, dass Verwacklungseffekte im Sensorbild reduziert werden. Dazu muss während der Belichtungszeit des Sensors dessen Eigenbewegung und/oder Beschleunigung erfasst werden, um die Nachführung entsprechend zu steuern. Mit diesem Verfahren lässt sich allerdings nur eine durch Bewegung des Sensors verursachte Bewegungsunschärfe reduzieren, die sich global auf das gesamte Sensorbild auswirkt. Die Bewegungsunschärfe sich relativ zur Kamera bewegender, einzelner Objekte lässt sich nicht beseitigen. Zudem sind durch die endliche Genauigkeit der Erfassung der Eigenbewegung des Sensors sowie der endlichen Genauigkeit der mechanischen Nachführung systembedingte Grenzen der optisch-mechanischen Beseitigung von Bewegungsunschärfe gegeben.
Ein weiterer Ansatz ist die messunterstützte algorithmische Bildrekonstruktion (R.C. Gonzalez and R.E. Woods, Digital Image Processing, Pearson Prentice Hall, 3. Edition, 2008). Mit der mathematischen Methode der Dekonvolution (http://de.wikipedia.org/wiki/Dekonvolution) lässt sich die Bewegungsunschärfe aus dem Sensorbild algorithmisch verringern. Dazu muss die sogenannte Punktspreizfunktion (point spread function) bekannt sein. Die Punktspreizfunktion repräsentiert die Stärke und Ausrichtung der an jedem Bildpunkt vorhandenen Bewegungsunschärfe. Je nach geometrischer Aufnahmekonfiguration kann jeder Bildpunkt eine eigene Punktspreizfunktion besitzen (z.B. in Szenen mit bewegten Objekten) oder es existiert eine für das gesamte Bild global gültige Punktspreizfunktion (z.B. in einer von einer bewegten Kamera aufgenommenen statischen Szene). Die Punktspreizfunktion lässt sich unter anderem unter Zuhilfenahme der Messung der Eigenbewegung des Sensors während der Belichtungszeit abschätzen. Auch mit diesem Verfahren lässt sich allerdings nur eine durch Bewegung des Sensors verursachte Bewegungsunschärfe (Verwacklung, Vibration) reduzieren, die durch eine globale Punktspreizfunktion beschrieben werden kann. Die Bewegungsunschärfe von sich relativ zur Kamera bewegenden Objekten lässt sich nicht beseitigen. Ansonsten ist die Genauigkeit - wie bei der optisch-mechanischen Bildstabilisierung - von der verfügbaren Genauigkeit der Messung der Eigenbewegung des Sensors abhängig.
In http://en.wikipedia.org/wiki/Blind_deconvolution ist ein weiteres Verfahren zur Reduzierung von Bewegungsunschärfe gezeigt. Bei der blinden algorithmischen Bildrekonstruktion (beispielsweise der blinden Dekonvolution, blind deconvolution) ist eine unterstützende Messung der Bewegung des Sensors nicht vorgesehen. Hier kann die Methode der blinden Dekonvolution Anwendung finden (blind deconvolution). Darin ist es Aufgabe der Algorithmik, die Stärke und Ausrichtung der gegebenen Bewegungsunschärfe in Form der Punktspreizfunktion aus dem Sensorbild zu schätzen. Das mathematische Problem der blinden Dekonvolution eines Sensorbilds ist allerdings im Allgemeinen nicht eindeutig lösbar und mathematisch schlecht konditioniert, so dass eine ausreichende Robustheit des Verfahrens für viele Applikationen nicht gegeben ist.
Aus Srinivasa G. Narasimhan, Sanjeev J. Koppal and Shuntaro Yamazaki, Temporal Dithering of Illumination for Fast Active Vision, ECCV, 2008 ist ein stroboskopisches Verfahren bekannt. Durch eine zeitliche schnelle Abfolge kurzer Lichtblitze (zeitlich äquidistant oder unregelmäßig) während der Aufnahme eines einzelnen Bildes entstehen mehrere überlagerte Abbildungskopien eines sich bewegenden Objektes im Sensorbild. Durch Analyse der relativen Lage der Abbildungskopien der Objekte zueinander lässt sich die Punktspreizfunktion bestimmen und mittels der Dekonvolution auf das Bild des unbewegten Objektes zurückschließen. Die Bestimmbarkeit der Punktspreizfunktion setzt allerdings voraus, dass eine örtliche Trennbarkeit der überlagerten Abbildungskopien zueinander gegeben ist. Angepasst an die Dynamik der Szene ist es somit erforderlich, Totzeiten zwischen den Einzelblitzen hinreichend lang zu wählen, so dass die Abbildungskopien nicht ineinander übergehen. Durch die Notwendigkeit dieser Totzeiten erfolgt die Ausleuchtung der Szene während der Belichtungszeit effektiv mit einer stark reduzierten mittleren Intensität. Dies erschwert insbesondere die Anwendung des Prinzips auf die Aufnahme von Objekten aus großen Distanzen mit der dafür notwendigen hohen Ausleuchtungsintensität.
Aus Narisimhan, S.G.; KOPPAL, S.J.; YAMAZAKI, S.: Temporal Dithering of Illumination for Fast Active Vision“; European Conference of Computer Vision S. 1-14 ist es bekannt, eine Szenerie mit Licht wechselnder Intensität zu beleuchten, wobei die zeitliche Veränderung der Intensität bekannt ist. Das bei dieser Beleuchtung mithilfe einer Kamera gewonnene Bild kann, da die zeitliche Veränderung der Intensität bekannt ist, mit mathematischen Methoden geschärft werden.
Vor diesem Hintergrund stellt sich die Aufgabe, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur verbesserten Reduzierung von Bewegungsunschärfe in Sensorbildern zu schaffen.
Zur Lösung wird eine Bilderfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen.
Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass, insbesondere an der Kameraeinheit, keine aufwändigen Zusatzaufbauten, beispielsweise Nachführungen des Objektivs oder des Sensors notwendig sind. Des Weiteren ist es möglich, die Reduktion der Bewegungsunschärfe auch auf langsam bewegte Objekte in einer aufzunehmenden Szenerie anzuwenden. Die Verwendung eines Lasers als Lichterzeugungsmitteln ermöglicht die Beleuchtung mit spektral vergleichsweise eng begrenzten Lichtkanälen. Dadurch wird die Trennung der Lichtkanäle in der Kameraeinheit vereinfacht, weil sich die Wellenlängenbereiche, in denen die Lichtquellen Licht abstrahlen, nicht oder nur geringfügig überlappen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Bilderfassungsvorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 4.
Die Verarbeitungseinheit kann eine Korrektureinrichtung aufweisen, welche zur Ermittlung einer Bewegungsunschärfe der Bilddaten aus der Korrelation der Bilddaten unterschiedlicher Lichtkanäle ausgebildet ist.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Korrektureinrichtung zur Korrektur der Bewegungsunschärfe mittels Dekonvolution unter Einbeziehung der Bewegungsunschärfe ausgebildet ist. Eine solche Korrektureinrichtung kann auf einfache Art und Weise durch ein spezialisiertes Rechenwerk realisiert werden.
Vorteilhaft umfassen die Lichtkanäle jeweils kontinuierliche oder diskrete, nicht überlappende Wellenlängenbereiche. Für bestimmte kontinuierliche Wellenlängenbereiche gibt es preisgünstige und einfach zu verwendende Sensoren, beispielsweise für eine Kombination aus rot, grün und blau.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist die Schritte des Patentanspruchs 5 auf. Zur Durchführung dieses Verfahrens sind keine Veränderungen an der aufzunehmenden Szenerie notwendig. Das Verfahren ist auch nicht auf zusätzliche Sensordaten, beispielsweise von Beschleunigungssensoren, angewiesen.
Vorteilhaft werden zum Berechnen der Bewegungsunschärfe die Bilddaten der Lichtkanäle zueinander in Beziehung gesetzt. Dadurch ist es möglich, eine wesentlich größere Menge an Korrelationsinformationen zu erhalten als wenn die Bilddaten der einzelnen Lichtkanäle jeweils einzeln untersucht werden.
Vorteilhaft wird zum Berechnen der Bewegungsunschärfe eine Punktspreizfunktion ermittelt. Die Punktspreizfunktion ist ein Maß für die Bewegungsunschärfe an unterschiedlichen Orten eines Bildes.
Zur Korrektur der Bewegungsunschärfe kann eine Dekonvolution durchgeführt werden. Auf Basis einer Punktspreizfunktion ist die Durchführung einer Dekonvolution auf einfache Weise mit einem einfachen Rechenwerk möglich.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen, welche eine Ausführungsform der Erfindung lediglich schematisch zeigen, näher erläutert. Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Bilderfassungsvorrichtung;
2 eine beispielhafte zeitliche Abfolge der Aktivierung von Lichtkanälen;
3a ein von der Kameraeinheit aufgenommenes Sensorbild mit großer Bewegungsunschärfe;
3b ein Sensorbild wie in 3b, bei dem die Lichtkanäle durch Schraffuren dargestellt sind;
4a ein aus dem Sensorbild in 3 in gewonnenes, rekonstruiertes Bild und
4b ein Bild wie in 4a, bei dem die Lichtkanäle durch Schraffuren dargestellt sind.

1 zeigt eine Bilderfassungsvorrichtung 10, die eine Beleuchtungseinheit 20, eine Kameraeinheit 30 und eine Verarbeitungseinheit 40 aufweist. Die Verarbeitungseinheit 40 weist eine Korrektureinrichtung 42 auf.
Die Beleuchtungseinheit 20 dient der Beleuchtung eines Objektes 90 mit einer Abfolge 50 unterschiedlicher Lichtkanäle 52, 54, 56, wie sie in 2 gezeigt ist.
In dem Diagramm, das die Abfolge 50 zeigt, ist die Zeit in einer Richtung 58 aufgetragen. Balken 51 zeigen eine Aktivierung des jeweiligen Lichtkanals 52, 54, 56 an. Die Reihenfolge der Aktivierungen ergibt eine bestimmte Abfolge 50, die auch als Beleuchtungssignatur bezeichnet wird.
Ein in 3a/3b gezeigtes Sensorbild 70 ist mit der Kameraeinheit 30 aufgenommen, während die Lichtkanäle 52, 54, 56 entsprechend der Abfolge 50 aktiviert wurden. Die Kameraeinheit 30 und die Szenerie, die von der Kameraeinheit 30 aufgenommen wurde, wiesen während der Aufnahme eine vergleichsweise starke Relativbewegung auf, was zu einer großen Bewegungsunschärfe in dem Sensorbild 70 geführt hat. Aufgrund der Beleuchtung mit der Abfolge 50 während der Aufnahme sind charakteristische Farbbereiche ausgebildet, welche der Verarbeitungseinheit 40 zur Bestimmung der Bewegungsrichtung und Bewegungsgeschwindigkeit dienen.
Wie in 4a/4b gezeigt korrigiert die Verarbeitungseinheit 40 weitgehend die Bewegungsunschärfe, so dass in einem Bild 80 das aufgenommene Objekt 90 deutlich klarer als in dem Sensorbild 70 erkennbar ist.
In den 3b/4b sind die Lichtkanäle 52, 54, 56 durch Linienschraffuren unterschiedlicher Ausrichtung repräsentiert. Die Dicke der Linien zeigt darüber hinaus die Helligkeit in dem jeweiligen Lichtkanal 52, 54, 56 an. Je dünner die schraffierte Linie ist, desto heller ist der jeweilige Teil des Sensorbildes 70 und/oder des Bildes 80.
In diesem Ausführungsbeispiel wurden die Lichtkanäle 52, 54, 56 so gewählt, dass ihre Wellenlängenbereiche im sichtbaren Licht liegen. Der erste Lichtkanal 52 weist die Farbe Rot, der zweite Lichtkanal 54 die Farbe Grün und der dritte Lichtkanal 56 die Farbe Blau auf.
Die Kameraeinheit 30 weist drei Arten von Sensoren auf, die jeweils in einem der Lichtkanäle 52, 54, 56 ihre höchste Detektionssensitivität aufweisen. Die Kameraeinheit 30 kann beispielsweise eine im Bereich des sichtbaren Lichtes arbeitende CCD- oder CMOS-Kamera sein. Die Kameraeinheit 30 stellt die Daten der aufgenommenen Bilder in einem Datenformat bereit, aus dem die Helligkeitswerte und/oder Intensitätswerte für die Lichtkanäle 52, 54, 56 einzeln entnommen werden können. Beispiele für solche Datenformate sind JPEG, TIFF, TGA, BMG oder auch Rohdatenformate.
Die Abfolge 50 wird so gestaltet, dass die von Bewegungsunschärfe degradierten Bereiche des Sensorbilds 70 mit der durchgeführten Variation von Beleuchtungsintensität und Beleuchtungsfarbe bzw. Lichtkanal 52, 54, 56 derart beaufschlagt sind, dass eine algorithmische Identifizierung dieser Bereiche mit einer Bestimmung der Stärke und Ausrichtung der Bewegungsunschärfe (d.h. die Bestimmung der Punktspreizfunktion) möglich ist. Bereiche der abgebildeten Szenerie, welche sich nicht relativ zum Sensor bewegen, werden hingegen im Sensorbild 70 effektiv wie von mittlerer Beleuchtungsintensität und konstanter Farbe (welche als Weiß gewählt werden kann) beleuchtet abgebildet und somit nicht verfälscht. Durch eine geeignete Variation der Beleuchtungsfarbe wird es ermöglicht, eine quasi kontinuierliche aktive Beleuchtung zu erreichen und dennoch eine Kodierung der bewegten Bereiche im Sensorbild 70 zu erhalten.
Die Beleuchtungseinheit 20 ist so ausgelegt, dass sie eine vorgebbare Abfolge 50 (Beleuchtungssignatur) erzeugen kann. Die Beleuchtungssignatur beinhaltet eine zeitabhängige Kombination von Beleuchtungsfarben, Farbkombinationen oder Spektren und Beleuchtungsintensitäten.
Für die Ausleuchtung weit entfernter Objekte ist die Beleuchtungseinheit 20 ein Lasersystem. Generell können Laserlichtquellen in beliebigen Wellenlängenbereichen Verwendung finden. Voraussetzung ist, dass mit der gewählten Beleuchtungsquelle kurze Schaltzeiten, wobei unter kurzen Schaltzeiten kurz im Vergleich zu einer Belichtungszeit und/oder einer Reaktionszeit der Kameraeinheit zu verstehen ist, und definierte Wellenlängen und Intensitäten realisierbar sind.
Ein Ausführungsbeispiel für eine Beleuchtungssignatur, die Abfolge 50, ist in 2 gezeigt. Hier folgen die drei Lichtkanäle 52, 54, 56 den Grundfarben des optischen Wellenlängenbereichs einer vorgegebenen Sequenz von roten, grünen und blauen Pulsen mit gleichbleibender Intensität. Während die einzelnen Lichtkanäle 52, 54, 56 gepulst sind, erzeugt die Beleuchtungseinheit 20 als Ganzes eine kontinuierliche Ausleuchtung der Szenerie mit wechselnder Farbe. Die dargestellte Abfolge 50 umfasst die Dauer einer einzelnen Sensorbildaufnahme (Belichtungszeit). Kürzere oder längere Abfolgen 50 sind ebenfalls verwendbar. Es ist auch möglich, die Aktivierungszeiten der Lichtkanäle 52, 54, 56 unterschiedlich lang auszugestalten. Ebenso ist denkbar, mehrere Lichtkanäle 52, 54, 56 gleichzeitig zu aktivieren.
Neben der Verwendung diskreter Lichtkanäle 52, 54, 56 in der Beleuchtungseinheit 20 ist auch die Verwendung von kontinuierlichen Wellenlängenveränderungen möglich.
Die Kameraeinheit 30 ist so ausgelegt, dass die unterschiedlichen Beleuchtungsfarben der Beleuchtungseinheit 20 in Spektralkanälen (Lichtkanäle 52, 54, 56) eines Sensors detektiert werden können. Im Falle einer Beleuchtungseinheit 20 mit den Grundfarben Rot, Grün und Blau ist diese Bedingung durch eine Standardfarbkamera mit den drei entsprechenden Spektralkanälen (RGB) erfüllt. In anderen Wellenlängenbereichen werden vorteilhaft Kamerasysteme mit angepassten Spektralkanälen gewählt (z.B. Infrarotkameras im Infrarotbereich). Bei Verwendung einer höheren Anzahl unterschiedlicher Wellenlängen stehen Multispektralkameras zur Verfügung.
Die Aufgabe der Verarbeitungseinheit 40 ist die Bestimmung der Stärke und Ausrichtung der Bewegungsunschärfe und deren Korrektur durch Auswertung und Bearbeitung des in der Kameraeinheit 30 erzeugten Mehrkanal-Sensorbildes. Dies ist durch Bildverarbeitungsalgorithmen möglich. Zur Bestimmung der Bewegungsunschärfe macht man sich zu Nutze, dass die Abfolge 50 der Beleuchtungseinheit 20 beim Auftreten einer Relativbewegung zwischen Sensor und beobachteten Objekten 90 eine charakteristische Abbildungssignatur im Sensorbild 70 hinterlässt. Die Abbildungssignatur stellt sich im Sensorbild 70 als Farbverlauf dar, welcher bewegten Bereichen des Sensorbildes 70 in Bewegungsrichtung überlagert ist. Die Farbabfolge in der Abbildungssignatur ist dabei korreliert zu der bekannten Abfolge 50. Durch das Identifizieren der charakteristischen Abbildungssignatur im Sensorbild 70 mittels Verfahren der Mustererkennung ist eine Lokalisierung der mit Bewegungsunschärfe beaufschlagten Bereiche und deren Vermessung in Ausrichtung und Länge möglich. Die Analyse der Ausrichtung und Länge entspricht der Bestimmung der gesuchten Punktspreizfunktion.
Anhand der so automatisch extrahierten Bereiche, aus denen die Bewegungsunschärfe herausgerechnet werden soll, und der bestimmten Punktspreizfunktion lässt sich nun durch Anwendung einer Dekonvolution ein Bild 80 mit reduzierter Bewegungsunschärfe rekonstruieren.
Die Korrektureinrichtung 42 ist dazu vorgesehen, die Punktspreizfunktion zu bestimmen und anschließend eine entsprechende Dekonvolution auf das Sensorbild ist 70 anzuwenden, um das korrigierte Bild 80 zu erhalten.
3a/3b zeigt ein Beispiel einer Kameraaufnahme eines Objektes 90. Das Objekt 90 wurde während der Belichtungszeit der stark bewegten Kameraeinheit 30 mit der in 2 gezeigten Abfolge 50 durch die Beleuchtungseinheit 20 beaufschlagt. Der bei der Aufnahme Farbverlauf der Abbildungssignatur ist erkennbar. 4a/4bzeigt das durch Dekonvolution mit der aus dem Farbverlauf der Abbildungssignatur in 3a/3b gewonnenen Punktspreizfunktion rekonstruierte Bild 80. Die Reduktion der Bewegungsunschärfe ist ebenfalls erkennbar.
Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass die Punktspreizfunktion unmittelbar aus dem Sensorbild bestimmt werden kann und keine Messung der Eigenbewegung des Sensors erforderlich ist.
Die Punktspreizfunktion von sich relativ zur Kamera bewegenden Objekten ist bestimmbar. Dies ist beispielsweise mit optisch-mechanischer Bildstabilisierung nicht möglich.
Die Nutzung der Farbkodierung in der Abfolge 50 ermöglicht eine kontinuierliche Beleuchtung der aufzunehmenden Szene mit wechselnden Farben. Im Gegensatz zu einer stroboskopischen Beleuchtung mit entsprechenden Totzeiten zwischen den Lichtimpulsen kann bei der Erfindung während der Belichtungszeit eine Ausleuchtung mit kontinuierlich hohen Intensitäten erfolgen.
Im Vergleich zu stroboskopischen Verfahren ermöglicht die Nutzung der Farbkodierung in der Beleuchtungssignatur durch die zeitlich eindeutig wählbare Abfolge 50 der Farbabfolge eine eindeutigere Zuordnung der Bewegungsrichtung der Objekte im Sensorbild.
Wie in stroboskopischen Verfahren müssen in der Intensitätskodierung der Beleuchtungssignatur die Wiederholraten der Lichtpulse an die Dynamik der Szene angepasst sein um eine räumliche Trennbarkeit der Abbildungskopien in dem Sensorbild 70 zu gewährleisten. Durch die Verwendung mehrerer Lichtkanäle 52, 54, 56 (Farbkodierung) können unterschiedliche Wiederholraten der Lichtpulse in den einzelnen Kanälen realisiert werden und dadurch ein breiteres Spektrum an Szenendynamik erfasst und korrigiert werden.
Ein durch die Erfindung gelöstes technisches Problem ist die qualitativ hochwertige Gewinnung von Bildern 80 von weit entfernten Objekten 90 mit Bilderfassungsvorrichtungen 10 auf bewegten Plattformen. Die grundlegende Schwierigkeit liegt hier im Auftreten von Bewegungsunschärfe durch Relativbewegungen zwischen Kameraeinheit 30 und abgebildeten Objekten 90 während der endlichen Belichtungszeit des Kamerasensors. Die Bewegungsunschärfe degradiert die Qualität des Sensorbildes 70 und erschwert die Extraktion von Bildinformationen.
Eine Lösung des Problems besteht in einer quasi kontinuierlichen aktiven Laser-Beleuchtung der abzubildenden Szenerie während der Belichtungszeit des bildgebenden Sensors entsprechend einer geeignet gewählten Beleuchtungssignatur (Abfolge 50). Das Verfahren kombiniert dabei die Vorteile einer intensiven kontinuierlichen Ausleuchtung mit den Möglichkeiten der Rekonstruierbarkeit undegradierter Bilder 80 der stroboskopischen Verfahren.
Anders als bei aktiver Beleuchtung mit einem herkömmlichen Blitz oder den stroboskopischen Verfahren ist es möglich, durch Anpassung der Abfolge 50 sowohl die zeitliche Variation der Beleuchtungsintensität (Intensitätskodierung) als auch die zeitliche Variation der Beleuchtungsfarben (Farbkodierung) zu wählen.

Claims

Bilderfassungsvorrichtung (10) mit einer Beleuchtungseinheit (20), einer Kameraeinheit (30) und einer Verarbeitungseinheit (40), wobei die Beleuchtungseinheit (20) zur Erzeugung von Licht in mehreren Lichtkanälen (52, 54, 56), die jeweils vorbestimmte Wellenlängenbereiche umfassen, ausgebildet ist, wobei die Lichtkanäle (52, 54, 56) zur Lichterzeugung in einer vorbestimmten zeitlichen Abfolge (50) aktivierbar sind, wobei die Beleuchtungseinheit (20) zur kontinuierlichen Erzeugung von Licht mit wechselnder Farbe ausgebildet ist, wobei die Kameraeinheit (30) zur Bereitstellung von Bilddaten ausgebildet ist und wobei die Verarbeitungseinheit (40) zur Korrektur einer Bewegungsunschärfe ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinheit (20) wenigstens einen Laser als Lichtquelle aufweist, wobei die Beleuchtungseinheit (20) zur Erzeugung einer vorgebbaren Abfolge (50) ausgebildet ist, wobei aus den Bilddaten du die Bilddaten der einzelnen Lichtkanäle abrufbar sind, und wobei die Verarbeitungseinheit zur Korrektur der Bewegungsunschärfe anhand einer Korrelation der Bilddaten unterschiedlicher Lichtkanäle (52, 54, 56) ausgebildet ist.
Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (40) eine Korrektureinrichtung (42) aufweist, welche zur Ermittlung einer Bewegungsunschärfe der Bilddaten aus der Korrelation der Bilddaten unterschiedlicher Lichtkanäle (52, 54, 56) ausgebildet ist.
Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektureinrichtung (42) zur Korrektur der Bewegungsunschärfe mittels Dekonvolution unter Einbeziehung der Bewegungsunschärfe ausgebildet ist.
Bilderfassungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtkanäle (52, 54, 56) jeweils kontinuierliche oder diskrete, nicht überlappende Wellenlängenbereiche umfassen.
Verfahren zur Reduzierung einer Bewegungsunschärfe eines optisch erfassten Bildes, mit folgenden Schritten: a) Beleuchten der zu erfassenden Szene mit einer vorbestimmten und vorgebbaren Abfolge (50) von Lichtkanälen (52, 54, 56) mittels einer Beleuchtungseinheit (20), die wenigstens einen Laser aufweist, wobei die Szene kontinuierlich mit wechselnden Farben beleuchtet wird; b) Erfassen des von der Szene zurückgestrahlten Lichts und Umwandlung des erhaltenen Bildes (70) in Bilddaten, so dass aus den Bilddaten die Bilddaten jedes Lichtkanals (52, 54, 56) einzeln abrufbar sind; c) Berechnen der Bewegungsunschärfe aus den Bilddaten der Lichtkanäle (52, 54, 56), wobei die Bilddaten unterschiedlicher Lichtkanäle (52, 54, 56) korreliert werden und d) Korrigieren der Bewegungsunschärfe in den Bilddaten.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Berechnen der Bewegungsunschärfe die Bilddaten der Lichtkanäle zueinander in Beziehung gesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Berechnen der Bewegungsunschärfe eine Punktspreizfunktion ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Korrektur der Bewegungsunschärfe eine Dekonvolution durchgeführt wird.