Konzeption und Realisierung eines Kameraclusters zur Erzeugung von Videopanoramen

Telepräsenzsysteme bieten ihrem Benutzer die Möglichkeit, die Sinneseindrücke eines entfernten Ortes wahrzunehmen und so an diesem Ort "präsent" zu sein. Oft erfolgt auch eine Interaktion des Benutzers mit der entfernten Umgebung, beispielsweise durch die wechselseitige Übertragung von Sprache und Bild in Telekonferenz-Systemen oder durch Fernsteuerung von medizinischen Geräten bei komplizierten Operationen in der Telemedizin. Das am Fraunhofer IGD in Darmstadt entwickelte Videopanoramasystem Telepresence, das den Projektrahmen für diese Arbeit bietet, erzeugt ein 360°-Videopanorama in Bild und Ton und überträgt das aufgenommene Video auf eine zylinderförmige Leinwand mit entsprechendem Lautsprecher-Array, in deren Mitte sich der Betrachter befindet. Das Thema der vorliegenden Arbeit ist die Konzeption und Realisierung der Bildaufnahmekomponente des Videopanoramasystems. Es werden Bilder von sieben ringförmig angeordneten Videokameras synchron aufgenommen und an die Bildverarbeitungskomponente zum Zusammensetzen (Stitching) des Panoramavideobildes weitergeleitet. Inhalt dieser Arbeit ist neben der synchronen Aufnahme die nötige Vorverarbeitung für das Stitching, dies beinhaltet das Rekonstruieren von Farbbildern aus den Kameradaten durch Bayer-Demosaicing, die Korrektur der Verzeichnung der Kameraoptik sowie die Anpassung der Bildgeometrie zur Anpassung der Projektionen der einzelnen Kameras zueinander. Die Vorgehensweise beim Stitching des Videopanoramas ist nicht Teil dieser Arbeit. Zunächst wurde eine Software-Komponente zur Feststellung der Verzeichnung erstellt. Eine Grabbingkomponente ermöglicht die synchrone Aufnahme der sieben Kamerabilder und stellt diese zur Weiterverarbeitung zur Verfügung. Bayer-Demosaicing und Verzeichnungskorrektur erfolgen auf der Grafikkarte durch ein entsprechendes Fragment Shader-Programm. Die Anpassung der Bildgeometrie geschieht anschließend durch Projektion der korrigierten Farbbilder auf einen entsprechenden Korrekturkörper.