Fraunhofer-Gesellschaft

Publica

Hier finden Sie wissenschaftliche Publikationen aus den Fraunhofer-Instituten.

Beleuchtungsabhängige Effekte bei der Bildmessung von kreisförmigen Zielmarken

Illumination-dependent Effects in Image Measurement of Circular Targets
 
: Riedel, Mirko; Deutsch, Jessica; Liebold, Frank; Ihlenfeldt, Steffen

Allgemeine Vermessungs-Nachrichten : AVN 127 (2020), No.2, pp.51-60
ISSN: 0002-5968
German
Journal Article
Fraunhofer IWU ()
Image measurement; ellipse detector; illumination; Bildmessung; Ellipsenerkennung; Beleuchtung

Abstract
In der Praxis zeigen sich bei Messanordnungen mit variablen Lichtbedingungen beleuchtungsabhängigeEinflüsse in Form von Verlagerungen des Mittelpunkts, was sowohl im Bild- als auch im Objektraumnachweisbar ist. Zur Ursachenanalyse wurde ein Versuchsaufbau zur experimentellen Untersuchungunterschiedlicher Beleuchtungssituationen realisiert. Damit konnte das beleuchtungsabhängige Verhaltenbestätigt werden: Unter ungünstigen Bedingungen können Abweichungen im Bild bis zu 1 Pixel betragen.Einflussgrößen für diese Abweichungen sind dabei das Markenmaterial und dessen spezifisches Rauheitsprofilsowie die blickrichtungsabhängige Strahlgeometrie. Bekannte Reflexionsmodelle, beispielsweise ausdem Bereich der Computergrafik (Phong, Cook-Torrence u. ä.), bilden zwar Strahlgeometrie und Reflexionsverhaltensehr gut ab, können aber die Verlagerung des Markenzentrums nicht schlüssig erklärenoder einen Korrekturansatz liefern. Deshalb wurden experimentelle Untersuchungen zu diesem Verhaltendurchgeführt. Es zeigt sich, dass der Effekt systematisch ist, sodass im ersten Schritt eine Korrektur desMarkendurchmessers erreicht werden konnte. Im zweiten Schritt wurde am Lehrstuhl ein optimiertesMarkendesign entwickelt, das sowohl die Stabilität der Bildmessung deutlich steigern konnte als auchunter bestimmten Bedingungen die helligkeitsabhängige Verlagerung des Ellipsenmittelpunkts verringert.

 

Measuring arrangements with variable light conditions show illumination-dependent influences as deviationsof the measured target‘s centre, which is detectable in both image and object space. To analysethe causes, an experimental setup was realised for the experimental investigation of different lightingsituations, where the illumination-dependent behaviour was confirmed: deviations up to 1 pixel weremeasured in image space under suboptimal conditions. Influencing factors for these deviations are the target‘s material and its specific roughness profile as well as the beam geometry, depending on the directionof view. Known reflection models, for example in the field of computer graphics (Phong, Cook-Torrence,etc.), allow to compute beam geometry and reflection behaviour very well. Nevertheless, the models cannotconclusively explain the relocation of the target’s centre or provide a corrective approach. Therefore,experimental studies have been conducted, which show a systematic effect. In a first step, a correctionof the target diameter could be achieved. In the second step, an optimized target design was developed,which both significantly increased the stability of the image measurement and, under certain conditions,reduces the illumination-dependent shift of the ellipse centre.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-595914.html