DE3537220A1 - Optoelektronische kamera - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Kamera zur Aufnahme digitaler Bilddaten, insbesondere für photogrammetrische Zwecke.

Für die Aufnahme digitaler Bilddaten werden u.a. Kameras verwen­ det, bei denen in der Bildebene optoelektronische CCD-Flächensen­ soren angeordnet sind. Diese Flächensensoren gestatten es, die Bildinformationen direkt in eine digitale Grauwertmatrix umzuwan­ deln, so daß sie der Digitalen Bildverarbeitung zugeführt werden können.

Die handelsüblichen CCD-Flächensensoren bestehen aus einer Vielzahl matrixförmig angeordneter photoelektrischer Elemente, die eine photographischen Schichten vergleichbare Auflösung liefern. Sie haben aber nur eine Ausdehnung in der Größenordnung von 100 mm². Für photogrammetrische Zwecke werden jedoch erheblich größere Bild­ formate verlangt; im Falle der Luftbildaufnahme ist das Standard­ format 230 × 230 mm². Es ist nicht zu erwarten, daß in absehbarer Zeit wesentlich größere Flächensensoren mit gleicher Auflösung auf den Markt kommen werden. Deshalb gehen die Bemühungen dahin, die direkte digitale Aufnahme größerer Bilder durch deren Zerlegung in Teilbilder zu erreichen, wobei jedes Teilbild durch einen Flä­ chensensor erfaßt wird, und die entstehenden Grauwertmatrizen rech­ nerisch zur Grauwertmatrix des Gesamtbildes zusammengefügt werden. Hierzu sind Lösungen unter Verwendung von Spiegeln oder Prismen denkbar, die jedoch aus konstruktiven Gründen höchstens für eine geringe Zahl von Teilbildern geeignet sind. Außerdem sind Vor­ schläge unter Verwendung einer Gitternetzplatte (Reseau) bekannt (Zeitschrift "Bildmessung und Luftbildwesen" 52.Jg., 1984, Heft 6, Seiten 297-301). Die Erfassung der gesamten Bildfläche kann damit jedoch entweder nicht gleichzeitig erfolgen, so daß nur unbewegte Objekte von festen Kamerastandpunkten aus aufgenommen werden können, oder es ist die Verwendung von mehreren Objektiven erfor­ lich, was insbesondere für photogrammetrische Zwecke ungünstig ist, da dann keine gemeinsame innere und äußere Orientierung der Bild­ daten vorliegt. Außerdem muß die teilweise Verdeckung des Bild­ inhaltes durch die Gitterkreuze als Nachteil angesehen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gleichzeitige Er­ fassung großer Bildformate in digitalen Daten mit einheitlicher innerer und äußerer Orientierung zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das von einem Objektiv entworfene Bild durch faseroptische Bildleiter oder Linsen in Teilbilder zerlegt wird, welche gleichzeitig je einem CCD-Flächensensor oder einem anderen Mosaikdetektor zugeführt werden.

Die Zerlegung des Bildes in Teilbilder, die mit optischen Mitteln weitertransportiert werden, bietet den Vorteil, daß sich zur Erfassung eines großformatigen Bildes handelsübliche kleinforma­ tige Flächensensoren verwenden lassen. Diese können in den durch ihre Umrandung, Zuleitungen u.ä. bedingten Abständen z.B. nebenein­ ander angeordnet werden, ohne daß deshalb Lücken in den erfaßten Bilddaten entstünden. Damit ist auch die Aufnahme von bewegten Objekten oder mit bewegter Kamera möglich. Durch die Verwendung nur eines Objektivs ist die gemeinsame äußere Orientierung der Bilddaten sichergestellt. Die einheitliche innere Orientierung kann durch Justierung der Bauelemente oder durch rechnerische Transformation der Daten aufgrund vorausgegangener Kalibrierung erreicht werden. Die Anzahl und die Anordnung der Teilbilder läßt sich dem geforderten Bildformat anpassen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen darge­ stellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt die Verwendung faseroptischer Bildleiter.

Fig. 2 zeigt die Verwendung von Linsen.

Bei der in Fig. 1 im schematischen Schnitt dargestellten optoelek­ tronischen Kamera wird das Bild durch faseroptische Bildleiter (Faserstäbe) in Teilbilder zerlegt. Das Objektiv 1 entwirft das Bild der aufzunehmenden Objekte in der Bildebene 2. Dort befinden sich die Eingänge der Faserstäbe 3, an deren Ausgängen die CCD- Flächensensoren 4 liegen. Dadurch werden die Teilbilder a . . . e den Sensoren a′ . . . e′ zugeführt. Zu diesem Zweck sind die Faser­ stäbe 4 so geformt und angeordnet, daß ihre Ausgänge weit genug auseinander liegen, um die CCD-Flächensensoren 4 mit ihren Umrand­ dungen, Zuleitungen u.ä. z.B. nebeneinander anzubringen.

Bei der in Fig. 2 schematisch dargestellten optoelektronischen Kamera wird das Bild unter Verwendung von Linsen in Teilbilder zerlegt. Das vom Objektiv 5 in der Bildebene 6 entworfene Bild der aufzunehmenden Objekte wird durch die Linsen 7 im Maßstab 1 : 1 auf die Oberflächen der CCD-Flächensensoren 8 abgebildet. Die Linsen 7 und die Flächensensoren 8 sind so angeordnet, daß von jedem Flä­ chensensor ein Ausschnitt des Bildes 6 erfaßt wird und zwischen den Flächensensoren 8 ausreichende Abstände entstehen.

Durch diese oder ähnliche erfindungsgemäße Anordnungen der Bau­ elemente wird das Bild 2 bzw. 6 lückenlos in Teilbildern auf die Flächensensoren 4 bzw. 8 abgebildet. Die Teilbilder werden durch die Flächensensoren gleichzeitig in Grauwertmatrizen umgewandelt, so daß auch Aufnahmen von bewegten Objekten oder mit bewegter Kamera möglich sind. Aus vorausgegangener Kalibrierung sind die Transformationsparameter bekannt, mit denen die Teilbild-Matrizen rechnerisch zu der Grauwertmatrix des Gesamtbildes zusammenzu­ fassen sind.

Claims (1)

1. Optoelektronische Kamera zur Aufnahme digitaler Bilddaten, insbesondere für photogrammetrische Zwecke, dadurch gekennzeichnet, daß das durch ein Objektiv entworfene Bild unter Verwendung von faseroptischen Bildleitern oder Linsen in einzelne Teilbilder zerlegt und jedes Teilbild einem CCD-Flächensensor oder einem anderen Mosaikdetektor zu­ geführt wird.