DE102012003011B4

DE102012003011B4 - Nahtarget und Verwendung eines Nahtargets bei der Kalibrierung einer 3D-Kamera

Info

Publication number: DE102012003011B4
Application number: DE102012003011A
Authority: DE
Inventors: Christian Wieland; Martin Borchert; Gary Ushino
Original assignee: 3Ality Digital Systems LLC
Current assignee: 3Ality Digital Systems LLC
Priority date: 2012-02-15
Filing date: 2012-02-15
Publication date: 2013-09-05
Anticipated expiration: 2032-02-16
Also published as: DE102012003011A1; WO2013121272A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verwendung eines Ferntargets (1) und eines Nahtargets (2) beim Kalibrieren einer Stereobilder liefernden 3D-Kamera (3), wobei das Ferntarget (1) eine für die 3D-Kamera (3) sichtbare und strukturierte, etwa texturierte Oberfläche aufweist und das Nahtarget (2), welches einen geringeren Abstand von der 3D-Kamera (3) als das Ferntarget (1) hat, ebenfalls eine für die 3D-Kamera (3) sichtbare und strukturierte Oberfläche aufweist, sowie eine plattenartige Ausprägung hat, wobei sich das Nahtarget (2) automatisch den am Ferntarget (1) vorliegenden Helligkeitsverhältnissen anpasst. Die Erfindung betrifft auch eine Steuer- und/oder Regeleinheit mit einem Sensor an einem entsprechenden Nahtarget.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Nahtarget und die Verwendung eines Ferntargets sowie eines Nahtargets beim Kalibrieren einer stereobilderliefernden 3D-Kamera, wobei das Ferntarget eine für die 3D-Kamera sichtbare und strukturierte oder texturierte Oberfläche aufweist und das Nahtarget, welches einen geringeren Abstand von der 3D-Kamera als das Ferntarget hat, ebenfalls eine für die 3D-Kamera sichtbare und strukturierte Oberfläche aufweist sowie eine plattenartige Ausprägung hat, wobei sich das Nahtarget automatisch den am Ferntarget vorliegenden Helligkeitsverhältnissen anpasst.
Unter einer 3D-Kamera werden auch Kamerariggs mit entsprechenden Kameras verstanden, die zum Aufnehmen von 3D-Filmen geeignet sind.
Seit geraumer Zeit werden immer mehr 3D-Filme aufgenommen. 3D-Filme sind Filme, die beim Zeigen auf einer Leinwand, einem Bildschirm oder einem anderen Abspielgerät, beim Betrachter einen dreidimensionalen Effekt hervorrufen.
Um einen optimalen dreidimensionalen Effekt hervorzurufen, muss man darauf achten, dass das linke und rechte Auge richtig zueinander ausgerichtet sind. Aufgrund von Fertigungstoleranzen kann das nicht schon alleine bei der Konstruktion sichergestellt werden.
Damit die 3D-Kamera optimale Daten liefert, findet daher üblicherweise vor oder während des Filmens eine Kalibrierung statt.
Es ist bekannt, dass man die Kalibrierung unter Nutzung eines Nahtargets und eines Ferntargets durchführt. Unter einem Ferntarget wird dabei eine sichtbare und strukturierte Oberfläche verstanden. Diese Oberfläche kann texturiert sein, also eine bildhafte Oberfläche haben, wie bspw. eine Schrift. Häufig wird ein feststehendes Objekt, wie eine Tafel, mit Schriftzeichen als Ferntarget genutzt, aber auch andere Objekte, wie Bäume, Werbetafeln oder Ähnliches.
Diese Objekte, welche als Ferntarget genutzt werden, sind üblicherweise hell beleuchtet.
Ein Nahtarget ist ein Objekt, was näher als das Ferntarget an der 3D-Kamera befindlich ist und häufig anderen Lichtverhältnissen unterliegt, als das Ferntarget. Insbesondere kommt es häufig vor, dass das Ferntarget hell beleuchtet ist, wohingegen das Nahtarget eher dunkel erscheint.
Üblicherweise wird als Nahtarget eine Platte, wie eine Sperrholzplatte, mit einer Schrift, unter Nutzung von Buchstaben und Zahlen und bedarfsweise unterschiedlichen Farben herangezogen. Dieses Nahtarget, also die aufbereitete Sperrholzplatte, kann auf einer Stange oder einem Dreibein zwischen der 3D-Kamera oder dem Kamerarigg und dem Ferntarget positioniert werden.
Es hat sich jedoch als problematisch gezeigt, wenn bspw. bei Verwendung der 3D-Kamera in einem Stadion, das Ferntarget in greller Sonne steht, also der Hintergrund sehr hell ist, und der Vordergrund sehr dunkel ist, bspw. weil im kameranahen Bereich eine Überdachung vorhanden ist.
Der Hintergrund und der Vordergrund haben also unterschiedliche Helligkeitsverhältnisse. Der Hintergrund ist sehr hell, wohingegen der Vordergrund sehr dunkel sein kann.
Dies führt dazu, dass die Kalibrierung meistens nicht zufriedenstellende Ergebnisse liefert.
Aus dem Stand der Technik ist auch ein transparentes Kalibrierungswerkzeug bekannt, nämlich aus der DE 10 2005 010 390 A1 .
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, hier eine Verbesserung für die aufgezeigten Nachteile zu bieten.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Oberfläche des Nahtargets so behandelt ist, dass eine hinter dem Nahtarget befindliche Struktur und/oder Texturierung unidentifizierbar wird. Gerade durch das Behandeln der Oberfläche kann eine kostengünstige Ausführungsform geschaffen werden. Vorteilhafte Ausführungsformen sind auch in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
So ist es von Vorteil, wenn das Nahtarget lichtdurchlässig ausgestaltet ist. Wird das Nahtarget lichtdurchlässig ausgestaltet, so kann die 3D-Kamera durch das Nahtarget hindurch auf das Ferntarget ausgerichtet werden und die dort vorhandenen Lichtverhältnisse auch beim Nutzen der Informationen des Nahtargets, also während der Kalibrierung, herangezogen werden. Dies ist eine besonders effektive aber auch kosteneffiziente Lösung für die erfindungsgemäße Aufgabe.
Auch ist es von Vorteil, wenn das Nahtarget aus einem Material gefertigt ist, das eine so diffuse Wirkung hat, dass die texturierte Oberfläche des vorzugsweise hinter dem Nahtarget positionierbaren Ferntargets für die 3D-Kamera unidentifizierbar wird. Auf diese Weise kann das Ferntarget so positioniert werden, dass nur ein Teil von einer 3D-Kamera klarer erfasst werden kann, wohingegen der andere Teil durch das Nahtarget verdeckt ist. Das Nahtarget unterliegt jedoch denselben Helligkeitsbedingungen, wie das Ferntarget, da es ja lichtdurchlässig ausgestaltet ist. Aufgrund der Ausgestaltung des Nahtargets bzgl. der diffusen Wirkung, kann auch die Strukturierung/Texturierung der Oberfläche des Nahtargets ohne negative Beeinflussung durch die Strukturierung/Texturierung des Ferntargets genutzt werden.
Auch ist es besonders zweckmäßig, wenn das Nahtarget eine stark lichtstreuende Oberflächenstruktur aufweist. Allerdings soll eine lichtabsorbierende Wirkung vermieden werden. Beim Ausgestalten des Nahtargets mit einer stark lichtstreuenden Oberflächenstruktur, können unterschiedliche Helligkeitsvoraussetzungen am Nah- und Ferntarget vermieden werden. Die Qualität der Kalibrierung wird dadurch verbessert.
Besonders kostengünstig lässt sich das Nahtarget ausgestalten, wenn es als eine bedruckte, mattierte, transparente Scheibe ausgebildet ist.
Dabei ist es ferner von Vorteil, wenn die Scheibe eine Glasplatte, wie eine Mineralglasplatte oder eine Plexiglasplatte, bspw. aus Kunststoff, ist. Während eine Mineralglasplatte bessere Lichtdurchgangswerte aufweist, ist eine Plexiglasplatte, insbesondere wenn sie aus Kunststoff gefertigt ist, stabiler und robuster.
Das Aufbringen der Textur lässt sich besonders kostengünstig und einfach vornehmen, wenn die Scheibe mit einem Siebdruckverfahren bedruckt ist. Auch die Art der Schriftzeichen lässt sich dann besonders individuell auf die Scheibe verbringen.
Wenn das Nahtarget als ein prismatischer Körper ausgestaltet ist, so kann dieses in einer für die Kalibrierung und einen Zoomvorgang vorteilhaften Form verwendet werden.
Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn das Prisma ein Viereck als Grundfläche aufweist, das trapezartig ausge- bildet ist, vorzugsweise die Form eines gleichschenkligen Trapezes aufweist, wobei die Basis 1,2 bis 2 mal länger als die obere Seite ist, oder das Prisma ein Dreieck als Grundfläche aufweist, das vorzugsweise gleichseitig ausgebildet ist. Auf diese Weise kann Text auf dem Nahtarget positioniert werden, das nach oben immer kleiner wird. Dies hat den Vorteil, dass beim Zoomen die sichtbare untere Kante des Targets immer gleich lang bleibt.
Es ist ferner von Vorteil, wenn am Nahtarget Beleuchtungsmittel vorhanden sind, die zur Beleuchtung der 3D-Kamera zugewandten Oberfläche eingesetzt werden. Auf diese Weise lassen sich Helligkeitsunterschiede wirkungsvoll ausgleichen und die Qualität der Kalibrierung weiter erhöhen.
Dabei ist es ferner von Vorteil, wenn das Beleuchtungsmittel, wie eine LED, vor, über, unter oder bevorzugt hinter dem Nahtarget angebracht ist. Auf diese Weise kann auf die speziellen Bedingungen bei der Aufnahme unter Nutzung der 3D-Kamera eingegangen werden und bei Nutzung einer hinter dem Nahtarget angebrachten Beleuchtung ein Verdecken der Textur durch die Beleuchtungsmittel vermieden werden. Wenn LEDs verwendet werden, also insbesondere mehrere Beleuchtungsmittel eingesetzt werden, kann eine gleichmäßige aber immer noch kostengünstige Nahtargetausgestaltung realisiert werden.
Wenn die LED so angabracht ist, dass sie die Scheibe als Lichtleiter verwendet, kann die Gleichmäßigkeit der Helligkeitsbedingungen am Nahtarget erhöht werden, was wiederum gut für die Qualität der Kalibrierung ist.
Besonders fein lässt es sich kalibrieren, wann ein Sensor auf der, von der 3D-Kamera aus gasehenen Rückseite des Nahtargets vorhanden ist, der nach Abgleich von Informationen der 3D-Kamera bzgl. der Helligkeit im Bereich des Ferntargets auf die Abgabe von Licht des Beleuchtungsmittels einwirkt.
Zweckmäßig ist es auch, wenn der Sensor als ein Teil einer Steuer- und/oder Regeleinheit ausgebildet ist.
Die Erfindung betrifft auch gerade solch eine Steuer- und/oder Regeleinheit mit einem solchen Sensor an einem erfindungsgemäßen Nahtarget.
Dier Erfindung wird auch mit Hilfe einer Zeichnung erläutert. Es zeigen dabei:
1 eine perspektivische, räumliche Darstellung des Aufbaus bei einer erfindungsgemäßen Verwendung, und
2 die Sicht, die eine linke oder rechte Kamera der 3D-Kamera hat.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 ist die Verwendung eines Ferntargets 1 und eines Nahtargets 2 beim Kalibrieren einer Stereobilder liefernden 3D-Kamera 3 dargestellt, wobei das Ferntarget 1 eine für die 3D-Kamera 3 sichtbare und strukturierte, etwa texturierte Oberfläche aufweist, wie einen Baum, und das Nahtarget 2, welches einen geringeren Abstand von der 3D-Kamera 3 als das Ferntarget 1 hat, ebenfalls eine für die 3D-Kamera 3 sichtbare und strukturierte Oberfläche aufweist, sowie eine plattenartige Ausprägung hat, wobei das Nahtarget 2 lichtdurchlässig ausgestaltet ist.
Die 3D-Kamera weist zwei Einzelkameras 4 auf die je ein rechtes oder linkes Bild 5 liefern.
Da Nahtarget 2 ist leicht versetzt, aber zumindest teilweise in der Sichtlinie der 3D-Kamera 3 zum Ferntarget 1 ausgerichtet. Dabei überlappen sich das Nahtarget 2 und das Ferntaget 1 etwas, wie in 2 zu erkennen.
Die Struktur am Ferntarget 1 wird beispielsweise durch Blätter, Äpfel oder andere kontrastreiche Fragmente 6 Zur Verfügung gestellt.
Wenn ein am Nahtarget 2 angebrachter Sensor verwendet wird, ist basierend auf einer Sensorrückkopplung bezüglich der Helligkeit die Lichteinstrahlung auf das Nahtarget 2 veränderbar, beispielsweise über entsprechendes Ansteuern von Beleuchtungsmitteln.

Claims

Verwendung eines Ferntargets (1) und eines Nahtargets (2) beim Kalibrieren einer Stereobilder liefernden 3D-Kamera (3), wobei das Ferntarget (1) eine für die 3D-Kamera (3) sichtbare und strukturierte und/oder texturierte Oberfläche aufweist und das Nahtarget (2), welches einen geringeren Abstand von der 3D-Kamera (3) als das Ferntarget (1) hat, ebenfalls eine für die 3D-Kamera (3) sichtbare und strukturierte Oberfläche aufweist, sowie eine plattenartige Ausprägung hat, wobei sich das Nahtarget (2) automatisch den am Ferntarget (1) vorliegenden Helligkeitsverhältnissen anpasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Nahtargets (2) so behandelt ist, dass eine hinter dem Nahtarget (2) befindliche Struktur und/oder Texturierung unidentifizierbar wird.
Verwendung eines Ferntargets (1) und eines Nahtargets (2) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Nahtarget (2) lichtdurchlässig ausgestaltet ist.
Verwendung eines Ferntargets (1) und eines Nahtargets (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Nahtarget (2) aus einem Material gefertigt ist, das eine so diffuse Wirkung hat, dass die texturierte Oberfläche des hinter dem Nahtarget (2) positionierbaren Ferntargets (1) für die 3D-Kamera (3) unidentifizierbar wird.
Verwendung eines Ferntargets (1) und eines Nahtargets (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Nahtarget (2) eine lichtstreuende Oberflächenstruktur aufweist.
Verwendung eines Ferntargets (1) und eines Nahtargets (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Nahtarget (2) als eine bedruckte, mattierte, transparente Scheibe ausgebildet ist.
Verwendung eines Ferntargets (1) und eines Nahtargets (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe eine Glasplatte, oder eine durchsichtige Kunststoffplatte, ist.
Verwendung eines Ferntargets (1) und eines Nahtargets (2) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe mit einem Siebdruckverfahren bedruckt ist.
Verwendung eines Ferntargets (1) und eines Nahtargets (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Nahtarget (2) als ein prismatischer Körper ausgestaltet ist.
Verwendung eines Ferntargets (1) und eines Nahtargets (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Prisma ein Viereck als Grundfläche aufweist, das trapezartig ausgebildet ist, die Form eines gleichschenkligen Trapezes aufweist, wobei die Basis 1,2 bis 2 mal länger als die obere Seite ist, oder das Prisma ein Dreieck als Grundfläche aufweist.
Verwendung eines Ferntargets (1) und eines Nahtargets (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass am Nahtarget Beleuchtungsmittel vorhanden sind, die zur Beleuchtung der 3D-Kamera zugewandten Oberfläche eingesetzt werden.
Verwendung eines Ferntargets (1) und eines Nahtargets (2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungsmittel, vor, über, unter, oder bevorzugt hinter dem Nahtarget (2) angebracht ist.
Verwendung eines Ferntargets (1) und eines Nahtargets (2) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine LED so angebracht ist, dass sie die Scheibe als Lichtleiter verwendet.
Verwendung eines Ferntargets (1) und eines Nahtargets (2) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor auf der von der 3D-Kamera aus gesehenen Rückseite des Nahtargets (2) vorhanden ist, der nach Abgleich von Informationen der 3D-Kamera bzgl. der Helligkeit im Bereich des Ferntargets (1) auf die Abgabe von Licht des Beleuchtungsmittels einwirkt und/oder der Sensor als ein Teil einer Steuer- und/oder Regeleinheit ausgebildet ist.
Steuer- und/oder Regeleinheit mit einem Sensor an einem Nahtarget (2) zum Kalibrieren einer Stereobilder liefernden 3D-Kamera (3) und einem Ferntarget (1), wobei das Ferntarget (1) eine für die 3D-Kamera (3) sichtbare und strukturierte und/oder texturierte Oberfläche aufweist und das Nahtarget (2), welches einen geringeren Abstand von der 3D-Kamera (3) als das Ferntarget (1) hat, ebenfalls eine für die 3D-Kamera (3) sichtbare und strukturierte Oberfläche aufweist, sowie eine plattenartige Ausprägung hat, wobei sich das Nahtarget (2) automatisch den am Ferntarget (1) vorliegenden Helligkeitsverhältnissen anpasst, wobei die Oberfläche des Nahtargets (2) so behandelt ist, dass eine hinter dem Nahtarget (2) befindliche Struktur und/oder Texturierung unidentifizierbar wird, wobei der Sensor auf der von der 3D-Kamera aus gesehenen Rückseite des Nahtargets (2) vorhanden ist, der nach Abgleich von Informationen der 3D-Kamera bzgl. der Helligkeit im Bereich des Ferntargets (1) auf die Abgabe von Licht des Beleuchtungsmittels einwirkt.