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Warum benötigen Sie Kalibrierplatten?

Bildverarbeitungsanwendungen erfordern oft eine hohe Genauigkeit bei der Ausrichtung oder Messung und eine Kalibrierung des von der Kamera erzeugten Bildes in Bezug zur physikalischen Welt. Dazu muss eine Umrechnung anhand eines geometrischen Modells erfolgen und ein Kalibrier-Target verwendet werden. Der Einsatz von Kalibrierplatten ist außerdem eine ausgezeichnete Methode, um MSA Nachweise zu erstellen.

Die Einsatzgebiete sind äußerst vielfältig:

  • Sie benötigen in Ihrer Applikation rechteckige Pixel und müssen dafür die optische Verzerrung die von der verwendeten Optik und/oder einer ungünstigen, nicht senkrechte Montage der Kamera verursacht wird „herausrechnen“?
  • Ihre Bildverarbeitungsapplikation erfordert einen Bezug zwischen Pixel-Koordinatensystem und Weltkoordinatensystem, um korrekt messen zu können?
  • Sie müssen eine 3D-Szene aufnehmen und müssen dazu mehrere Kameras in Bezug zueinander bringen?
  • Sie möchten die Auflösung Ihres Kamerasystems exakt auf den Fokuspunkt einstellen?

Natürlich ist eine Kalibrierplatte für ein Bildverarbeitungssystem nicht so wichtig wie Kamera, Objektiv, Beleuchtung oder die Bildverarbeitungssoftware, um jedoch die höchstmögliche Genauigkeit für Ihre Bildverarbeitungsanwendung zu erzielen und präzise Messungen auch in realen Koordinaten durchzuführen, sind Kalibrierplatten unabdingbar. Da jedes Objektiv außerdem eine Verzeichnung aufweist, ist es nötig, diese Verzerrungen mit Hilfe eines Kalibrier-Target zu berechnen und die Gesamtgenauigkeit des optischen Systems damit durch eine korrekte Kalibrierung zu erhöhen.

Wissenswertes rund um die Kalibrierung eines optischen Systems

Was genau ist eigentlich ein Kalibrier-Target?

Ein Kalibrier-Target ist eine Platte, meist aus Keramik oder Glas, auf die ein hochgenaues Muster aufgedruckt ist. Keramikplatten kommen im Auflicht zum Einsatz, Glasplatten werden im Durchlicht verwendet. Alternativ kann auch Carbon oder Alu als Trägermaterial genutzt werden.

Welche Muster für welche Anwendung?

Welches Muster (z.B. Punkte, Schachbrett etc.) für Ihre Anwendung am besten geeignet ist, hängt maßgeblich von der verwendeten Software und der Aufgabe ab. Wenn man z.B. Halcon für die Kalibrierung verwenden möchte, sollte man auch ein von Halcon unterstütztes Muster verwenden.

Wie groß soll/muss mein Kalibrier-Target sein?

Die Größe hängt von Aufgabe und Software ab. In der Regel sollte das komplette Target im Bildfeld der Kamera liegen und somit nicht größer als das Bildfeld der Kamera sein. Wenn das Target aber zu klein ist, verliert man Genauigkeit bei der Detektion des Musters im Bild.

Wie genau soll/muss mein Target sein?

Die erforderliche Genauigkeit hängt ebenfalls von der jeweiligen Aufgabe ab. Ein Faktor von 10 ist auf jeden Fall ein Muss, Messmittelhersteller verlangen oft jedoch einen Faktor 20 über der gewünschten Genauigkeit nach der Kalibrierung.

  

Wie funktioniert die Kalibrierung meines Systems?

Mit einer Kamera werden Bilder einer speziellen Musterplatte aufgenommen, auf der Positionen mit hoher Genauigkeit markiert sind. Auf der Grundlage dieser bekannten Positionen der Muster und der in einem aufgenommenen Bild gemessenen Positionen, wird das geometrische Modell der Kamera berechnet, das dann verwendet werden kann, um eine Pixelposition im Bild in die Position in der realen Szene (z. B. in mm) zu transformieren.

Welche Probleme können durch richtige Kalibrierung gelöst werden?

  • Korrektur der Verkippung des Sensors zur optischen Achse

  • Das Bildseitenverhältnis (dx:dy) ist nicht 1:1

  • Perspektivische Verzerrungen, die durch eine schräge Installation der Kamera verursacht wurden

  • Sphärische Verzeichnungen durch die Optik

  • Tonnenförmige Verzeichnung, Kissenverzeichnung, radiale Verzeichnung, nichtlineare Verzeichnung von Autofokus-Objektiven

  • Falsche Ausrichtung des Kamerasensors

  • Bezug mehrerer Kameras zueinander z.B. 3D oder Stitchen (Zusammenfügen) von Bildern

Wo bekomme ich Kalibrierplatten?

In unserem SHOP finden Sie eine Auswahl an Kalibrierplatten kompatibel mit Halcon, Halcon 12, OpenCV, oder mit Schachbrett- bzw. Punktemuster in unterschiedlichen Größen und Ausführungen.

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Sie sind sich nicht sicher, welche Kalibrierplatte sich am Besten für Ihre Anwendung eignet? Gerne beraten wir Sie, oder entwickeln ein kundenspezifisches Target, zugeschnitten auf Ihre individuellen Bedürfnisse.

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