Radiometrische Kalibrierung

Transkript

1 Radomtrsch Kalbrrung Tradtonllr Ansatz Kalbrrung aus mhrrn Bldrn Bhandlung von übrsturtn Bldrn 509

2 Zwck Das Antwortvrhaltn ds Systms Kamra Framgrabbr st ncht mmr lnar rauwrt snd ncht proportonal zur Enrg, d auf dn Snsor fällt D mstn Vrfahrn nhmn abr xplzt odr mplzt nn lnarn Zusammnhang an Subpxlgnau Kantnxtrakton Subpxlgnau Schwllwrtopraton rauwrtmomnt... Wnn kn lnar Antwort vorlgt, lfrn ds Vrfahrn falsch Mßrgbnss Radomtrsch Kalbrrung b Kamras mt nchtlnarr Antwort notwndg 50

3 Tradtonllr Ansatz Vrwndung von kalbrrtn Dchttafln Problm lchmäßg Ausluchtung notwndg Format dr Tafln st ncht standardsrt Format st für photographsch Anwndungn ausglgt (Dcht st logarthmsch 5

4 Kalbrrung ohn Kalbrrkörpr Statt Dchttafln: Vrwndung mhrrr Aufnahmn nr blbgn (abr fstn Szn mt bkanntn Blchtungsvrhältnssn (z.b. bkannts Vrhältns dr Blchtungsztn Blchtungszt 6ms Blchtungszt 8ms 5

5 Vortl dr Kalbrrung ohn Kalbrrkörpr Kn spzlln Kalbrrkörpr notwndg Kn glchmäßg Bluchtung notwndg rng Anfordrungn an dn Bldnhalt: En Bld muß ncht zwngnd dn ganzn rauwrtwrtbrch abdckn Dr rauwrtwrtbrch sollt abr mt mhrrn Bldrn möglchst vollständg abgdckt wrdn D Hstogramm dr nzlnn Bldr solltn kn Lückn nnrhalb ds m jwlgn Bld abgdcktn rauwrtwrtbrchs habn En Bld kann übrsturt aufgnommn wrdn 53

6 Prnzp dr radomtrschn Kalbrrung Was sagn uns zw Bldr mt untrschdlchn Blchtungn übr d rauwrtantwortfunkton? Dr rauwrt m Bld st n nchtlnar Funkton r dr Enrg, d auf dn Snsor fällt: r(e Zl: Bstmmung dr nvrsn Antwortfunkton q r Durch Anwndung von q auf n Bld (mttls LUT kann n lnar Antwort rrcht wrdn B zw Bldrn mt untrschdlchn Blchtungn und : q( q( q( r( E, E,, q hängt nur von dn rauwrtn m Bld und von dm Vrhältns dr Blchtungn ab q( r( E E 54

7 Vrfahrn : Tabllrung dr Antwortfunkton Dskrtsrung (Tabllrung von q (Look-Up Tabll: q( q( Umformung zu nr lnarn lchung durch Brchnung ds Logarthmus auf bdn Stn: Jds Pxl m Bld lfrt n lnar lchung für d logarthmsch nvrs Antwortfunkton,, q log log( q log( q log( q Q Q E, log( q q,, 55

8 Vrfahrn : Tabllrung dr Antwortfunkton AQ Übrbstmmts lnars lchungssystm: Q st n Vktor mt 56 Elmntn b Byt-Bldrn A hat so vl Zln w Pxl m Bld lchungssystm st vl zu groß, um n akzptablr Zt glöst zu wrdn Jd Zl ds lchungssystms hat folgnd Form: Q E Jds rauwrtpaar, das mhrmals vorkommt, führt zu mhrrn dntschn Zln T T Normalglchungn: A AQ A E Jd Zl, d n A k mal vorkommt rhält n dn Normalglchungn das wcht k Dasslb Vrhaltn wrd rrcht, wnn d n Zl, d nm rauwrtpaar ntsprcht, mt gwchtt wrd k E 56

9 Vrfahrn : Tabllrung dr Antwortfunkton Enfachst Möglchkt, k zu bstmmn: D-Hstogramm dr zw Bldr Das D-Hstogramm bstmmt d Häufgkt ds glchztgn Auftrtns von rauwrt m rstn Bld und rauwrt j m zwtn Bld an drslbn Poston n bdn Bldrn B Byt-Bldrn st das D-Hstogramm n Bld dr röß D Spaltnkoordnat m D-Hstogramm bstmmt dn rauwrt m rstn Bld, d Zlnkoordnat dn rauwrt m zwtn Bld Das D-Hstogramm nthält k für all Kombnatonn von und j 57

10 Vrfahrn : Tabllrung dr Antwortfunkton Jdr Entrag m D-Hstogramm mt nr Häufgkt 0 lfrt n lchung Substantll wngr lchungn pro Bldpaar (typschrws wng Tausnd statt mhrrn Hundrttausnd Problm: lchungssystm st sngulär (Rang maxmal 55, da d absolut Enrg E ncht bstmmt wrdn kann (nur bs auf Skalrung Lösung: Fststzung Im logarthmschn Raum bssr: q( 55 und spätr Skalrung En wtr lchung dr Form wob k wh q( kq 0 58

11 Vrfahrn : Tabllrung dr Antwortfunkton Wtr Problm: D lchungn snd b shr grngm Rauschn u.u. ntkopplt Falls dr rauwrtwrtbrch ncht vollständg ausgschöpft wrd, xstrn kn lchungn für dn ncht abgdcktn Brch, so daß das lchungssystm sngulär wrd Lösung: Enführung von latthtsbdngungn, d d lchungn annandr koppln und für Extrapolaton dr Antwort n ncht abgdcktn Brchn sorgn Bdngungsglchung: Zwt Abltung dr Antwort soll kln sn 54 lchungn dr Form 0 0 s s s 0 0Q 0 s bstmmt d Stärk dr latthtsbdngungn Typschr Wrt: s 4 wh 59

12 Vrfahrn : Antwortfunkton als Polynom Statt Dskrtsrung: Approxmaton von q durch n Polynom vom rad d: d q( q( d 0 c d,, 0 c Lnars lchungssystm für d Koffzntn ds Polynoms Normrung auch hr notwndg (w zuvor Durch Polynom automatsch Kopplung dr lchungn Abr: Polynom snd notorsch nstabl b dr Extrapolaton latthtsbdngungn snd hr noch wchtgr als b Dskrtsrung, falls rauwrtwrtbrch ncht abgdckt Auch hr: Zwt Abltung soll kln sn 0 d 0 c c d 0 c (,, c 0 50

13 Bspl für D-Hstogramm Bacht: Sowohl n lnar Antwort als auch n amma-kurv als Antwort führn zu nr radn m D-Hstogramm b glchn Blchtungsvrhältnssn Enzgr Untrschd: Stgung dr rad rauwrt n Bld rauwrt n Bld rauwrt n Bld rauwrt n Bld Lnar Kamra Kamra mt amma-antwort 5

14 Bhandlung von Übrsturungn Damt d Antwortkurv korrkt bstmmt wrdn kann, müssn d übrsturtn (gsättgtn Brch ausgschlossn wrdn, da dort d Bdngungsglchungn ncht stmmn Problm: Tlws shr untrschdlch Sättgungsvrhaltn Kamra mt normalm Sättgungsvrhaltn Kamra mt ungwöhnlchm Sättgungsvrhaltn 5

15 Bhandlung von Übrsturungn Übrsturt Pxl lassn sch aus dm D-Hstogramm ncht für all Kamras bstmmn D-Hstogramm als Mrkmal? rauwrt n Bld rauwrt n Bld rauwrt n Bld rauwrt n Bld Kamra mt normalm Sättgungsvrhaltn Kamra mt ungwöhnlchm Sättgungsvrhaltn 53

16 Bhandlung von Übrsturungn D-Hstogramm st ldr auch ncht mmr ggnt, um d Sättgung zu bstmmn Nus Mrkmal: Komparamtrsch Hllgktsfunkton Sn h und h d kumulatvn Hstogramm dr zw Bldr ds Bldpaars, so normrt, daß dr maxmal rauwrt st und d Hstogramm als Wahrschnlchktn ggbn snd, d.h. h ( h ( Dann st d komparamtrsch Hllgktsfunkton ggbn durch c ( h ( h ( Intrssant Egnschaft: Da d komparamtrsch Hllgktsfunkton nur von dn D-Hstogrammn dr zw Bldr abhängt, ändrt s sch z.b. ncht, wnn sch Objkt m Bld vor nm konstant txturrtn Hntrgrund bwgn D komparamtrsch Hllgktsfunkton kann auch zur radomtrschn Kalbrrung vrwndt wrdn 54

17 Bhandlung von Übrsturungn Komparamtrsch Hllgktsfunkton dr bdn Bsplbldpaar Bacht: Undfnrt und übrsturt Brch zchnn sch durch shr hoh odr shr ndrg Stgungn aus rauwrt n Bld rauwrt n Bld rauwrt n Bld rauwrt n Bld Kamra mt normalm Sättgungsvrhaltn Kamra mt ungwöhnlchm Sättgungsvrhaltn 55

18 Bhandlung von Übrsturungn Analys dr komparamtrschn Hllgktsfunkton kann dazu vrwndt wrdn, d undfnrtn und rauwrt auszuschlßn Funktonrt ldr ncht mmr, falls bd Bldr gsättgt snd rauwrt n Bld rauwrt n Bld rauwrt n Bld rauwrt n Bld Kamra mt normalm Sättgungsvrhaltn Kamra mt ungwöhnlchm Sättgungsvrhaltn 56

19 Bspl Fast lnar Kamra: rauwrt < 8 wrdn ncht angnommn 50 Invrs Antwortfunkton 00 Ausgabgrauwrt Engabgrauwrt 57

20 Bspl Kamra mt starkr ammakorrktur 50 Invrs Antwortfunkton Ausgabgrauwrt Engabgrauwrt

21 Zusammnfassung radomtrsch Kalbrrung Wchtg Punkt, d man sch mrkn sollt Prnzp dr radomtrschn Kalbrrung aus mhrrn Bldrn mt bkanntn Blchtungsvrhältnssn Prnzp dr bdn Lösungsansätz zur Bstmmung dr nvrsn Antwortfunkton Tabllrung dr Antwortfunkton Approxmaton durch n Polynom Komparamtrsch Hllgktsfunkton Bhandlung von Übrsturungn 59