WO2008019763A1 - Vorrichtung zur kalibrierung einer optischen kamera und/oder einer infrarot-kamera - Google Patents
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- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/20—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from infrared radiation only
Definitions
- the invention relates to a device for calibrating an optical camera and / or an infrared camera, in particular a far-infrared camera, which are arranged in a motor vehicle having a checkerboard-like appearance with first and second fields, according to the preamble of claim 1.
- intersections of the individual edges are determined subpixelgenau in the image and thus allows an association between real three-dimensional points and two-dimensional points in the image.
- the object of the present invention is to provide a calibration device which is suitable for a multiplicity of camera systems.
- An essential aspect of the invention is to act on the optically differently colored fields of the known checkerboard-type calibration device with a different temperature.
- the first fields are heated or cooled, unlike the second fields, so that the first fields have a different temperature than the second fields.
- a device according to the invention is located in front of a vehicle in which both an optical and an infrared camera, in particular a far-infrared camera, are provided, the device generates a high-contrast checkerboard-like image both in the optical camera and in the infrared camera, in particular a far-infrared camera.
- a Peltier element is provided behind each of the first fields, preferably the white fields.
- the Peltier elements are each arranged behind the first fields such that the first fields are cooled.
- the Peltier elements are each arranged behind the first fields such that the second fields are heated by the Peltier elements.
- the total thickness formed by a first field and the Peltier element located behind it substantially corresponds to the thickness of the second field.
- the first fields and the second fields are each formed by square metal plates, the cooling side of the Peltier element is in thermal contact with one of the first fields, and the heating side of the Peltier Element is in thermal contact with a supporting metal plate, wherein the first fields are each directly attached via the Peltier element and the second fields each directly on the supporting metal plate.
- Such a checkered device has a flat surface, wherein each one Peltier element cools a first field and each of the second fields over the heated by all Peltier elements, supporting metal plate is also heated.
- the first fields are square white fields and the second fields are square black fields.
- the first and second fields and the supporting metal plate are each preferably made of aluminum.
- Peltier elements makes it very easy to set very sharp temperature transitions between the first and second fields.
- the temperature difference between the white fields and the black fields can be set at a very variable level via the electric current flowing through the Peltier elements. It is understood that instead of the white fields, the black fields can be cooled and the white fields heated by the Peltier elements.
- the Peltier elements can also be very variable also set such temperature distributions that differ from a checkerboard-like heat distribution, if this is useful in the context of calibration.
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Abstract
Die Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung zur Kalibrierung einer optischen Kamera und/oder einer Infrarot-Kamera, insbesondere einer Ferninfrarot-Kamera, die in einem Kraftfahrzeug angeordnet sind, die ein schachbrettartiges Aussehen mit ersten und zweiten Feldern hat. Um die bekannte Vorrichtung für eine Vielzahl von Kamerasystemen geeignet zu machen wird vorgeschlagen, dass die ersten Felder beheizt oder gekühlt sind.
Description
Vorrichtung zur Kalibrierung einer optischen Kamera und/oder einer Infrarot-Kamera
Beschreibung
Die Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung zur Kalibrierung einer optischen Kamera und/oder einer Infrarot-Kamera, insbesondere einer Ferninfrarot-Kamera, die in einem Kraftfahrzeug angeordnet sind, die ein schachbrettartiges Aussehen mit ersten und zweiten Feldern hat, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Für die meisten Methoden der Bildverarbeitung ist eine genaue Kenntnis der Kamera-Parameter, wie z.B. die Brennweite, erforderlich. Die vom Hersteller angegebenen Parameter sind jedoch nur begrenzt aussagekräftig, wenn die betreffende Kamera Teil eines Bildverarbeitungssystems ist. So können z.B. Frame- Grabber, die zwischen Kamera und Verarbeitungsrechner geschaltet sind, diese Parameter verfälschen.
Daher ist es wichtig, das vollständig aufgebaute Bildverarbeitungssystem einer Kalibrierung zu unterziehen. Hierbei kommen Verfahren zum Einsatz, die aufgrund von bekannten Objekten im Bild, die Parameter des betreffenden Kamera-Systems berechnen. Bei einem bekannten Verfahren wird ein Schachbrettmuster als bekanntes Objekt verwendet (vgl. http://www.vision.caltech.edu/bougueti/calib doc/)
Die Schnittpunkte der einzelnen Kanten werden im Bild subpixelgenau bestimmt und damit eine Zuordnung zwischen realen dreidimensionalen Punkten und zweidimensionalen Punkten im Bild ermöglicht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Kalibriervorrichtung, die für eine Vielzahl von Kamerasystemen geeignet ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, die optisch unterschiedlich farbigen Felder der bekannten schachbrettartigen Kalibriervorrichtung mit einer unterschiedlichen Temperatur zu beaufschlagen. Die ersten Felder werden im Unterschied zu den zweiten Feldern beheizt oder gekühlt, so dass die ersten Felder eine andere Temperatur als die zweiten Felder aufweisen. Befindet sich eine erfindungsgemäße Vorrichtung vor einem Fahrzeug, in das sowohl eine optische als auch eine Infrarot-Kamera, insbesondere eine Ferninfrarotkamera, vorgesehen sind, erzeugt die Vorrichtung ein kontrastreiches schachbrettartiges Bild sowohl in der optischen Kamera als auch in der Infrarot-Kamera, insbesondere bei einer Ferninfrarot-Kamera.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, ist hinter den ersten Feldern, bevorzugt den weißen Feldern, jeweils ein Peltier-Element vorgesehen. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung dieser Ausführungsform, sind die Peltier-Elemente jeweils derart hinter den ersten Feldern angeordnet, dass die ersten Felder gekühlt werden.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Peltier- Elemente jeweils derart hinter den ersten Feldern angeordnet sind, dass die zweiten Felder von den Peltier-Elementen beheizt werden.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gesamtdicke gebildet aus einem ersten Feld und dem dahinter befindlichen Peltier- Element im Wesentlichen der Dicke des zweiten Felds entspricht. Bei einer bevorzugten Weiterbildung dieser Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die ersten Felder und die zweiten Felder jeweils durch quadratische Metallplatten gebildet sind, die kühlende Seite des Peltier-Elements jeweils mit einer der ersten Felder in thermischem Kontakt steht, und die heizende Seite des Peltier-Elements mit einer tragenden Metallplatte in thermischem Kontakt steht, wobei die ersten Felder jeweils mittelbar über das Peltier-Element und die zweiten Felder jeweils unmittelbar auf der tragenden Metallplatte befestigt sind.
Eine solche schachbrettartige Vorrichtung weist eine ebene Oberfläche auf, wobei jeweils ein Peltier-Element ein erstes Feld kühlt und jedes der zweiten Felder über
die von allen Peltier-Elementen erwärmte, tragende Metallplatte ebenfalls erwärmt wird. Bevorzugt handelt es sich bei den ersten Feldern um quadratische weiße Felder und bei den zweiten Feldern um quadratische schwarze Felder. Die ersten und zweiten Felder sowie die tragende Metallplatte sind jeweils bevorzugt aus Aluminium.
Durch die Verwendung von Peltier-Elementen lassen sich sehr einfach recht scharfe Temperaturübergange zwischen den ersten und den zweiten Feldern einstellen. Ebenso kann der Temperaturunterschied zwischen den weißen Feldern und den schwarzen Feldern in sehr variabler Höhe über den elektrischen Strom, der durch die Peltier-Elemente fließt, eingestellt werden. Es versteht sich, dass anstelle der weißen Felder auch die schwarzen Felder gekühlt und die weißen Felder von den Peltier-Elementen aufgeheizt werden können. Durch eine entsprechende Ansteuerung der Peltier-Elemente lassen sich zudem sehr variabel auch solche Temperaturverteilungen einstellen, die von einer schachbrettartigen Wärmeverteilung abweichen, wenn dies im Rahmen der Kalibrierung zweckmäßig ist.
Claims
1. Vorrichtung zur Kalibrierung einer optischen Kamera und/oder einer Infrarot- Kamera, insbesondere einer Ferninfrarot-Kamera, die in einem Kraftfahrzeug angeordnet sind, die ein schachbrettartiges Aussehen mit ersten und zweiten Feldern hat, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Felder beheizt oder gekühlt sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass hinter den ersten Feldern jeweils ein Peltier-Element vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Peltier- Elemente jeweils derart hinter den ersten Feldern angeordnet sind, dass die ersten Felder gekühlt werden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Peltier-Elemente jeweils derart hinter den ersten Feldern angeordnet sind, dass die zweiten Felder von den Peltier-Elementen beheizt werden.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtdicke gebildet aus einem ersten Feld und dem dahinter befindlichen Peltier-Element im Wesentlichen der Dicke des zweiten Felds entspricht.
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Felder und die zweiten Felder jeweils durch quadratische Metallplatten gebildet sind, die kühlende Seite des Peltier- Elements jeweils mit einer der ersten Felder in thermischem Kontakt steht, und die heizende Seite des Peltier-Elements mit einer tragenden Metallplatte in thermischem Kontakt steht, wobei die ersten Felder jeweils mittelbar über das Peltier-Element und die zweiten Felder jeweils unmittelbar auf der tragenden Metallplatte befestigt sind.
7. System zur Kalibrierung einer optischen Kamera und/oder einer Infrarot- Kamera, insbesondere einer Ferninfrarot-Kamera, die in einem Kraftfahrzeug angeordnet sind, mit einer Software zur Kalibrierung, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche.
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