Kalibrations-Aufnahmen anfertigen

Allgemein
Aufbau
Beleuchtung
Fotografieren
Beispiele
Herstellung von Kalibrations-Fotos speziell für Shift-Objektive

Wichtiger Hinweis:
Bitte lesen Sie sich besonders diesen Abschnitt aufmerksam durch, damit die Erstellung der Kalibrations-Aufnahmen beim ersten Anlauf gelingt. Legen Sie hohen Wert auf optimale Ergebnisse, so nehmen Sie sich für die Aufnahmen ein paar Minuten Zeit. Dies ist ein einmaliger Aufwand, der sich für Sie lohnen wird!

Um die Funktion von ImageIron zu testen, können die Aufnahmen natürlich auch im quick-and-dirty-Verfahren entweder mit einem, auf dem Boden liegenden, DIN-A4-Ausdruck der Kalibrations-Tafel angefertigt werden, oder einer Vollbildansicht der Kalibrationstafel auf einem Flachbildschirm (wird nicht empfohlen, wenn auf gute Korrekturergebnisse der chromatischen Aberration Wert gelegt wird). Auch so können schon erstaunlich gute Ergebnisse erzielt werden.


Allgemein

Im Allgemeinen ist der Linsenfehler für jede Kombination von Kamera und Objektiv unterschiedlich. Infolge dessen muss z.B. bei einer Spiegelreflexkamera mit austauschbarem Objektiv ein Kalibrations-Set pro Kamera-Objektiv-Kombination erstellt werden.

Im Folgenden wird schrittweise beschrieben, wie für eine Kamera/Objektiv mit variabler Brennweite ein Satz Kalibrations-Aufnahmen erstellt wird, der später vollautomatisch von ImageIron zu einem Kalibrations-Set verarbeitet werden kann. Für fixe Brennweiten gestaltet sich die Vorgehensweise entsprechend einfacher.


Aufbau

Die Kalibrationstafel kann flach auf einen festen Untergrund gelegt, oder quer an einer Wand befestigt werden. Besonders für Aufnahmen mit geringem Zoom ist bei einem Papier-Ausdruck das flache Aufliegen vorzuziehen. Auf diese Weise ist die Faltenbildung minimal, die besonders bei Aufnahmen im Weitwinkelbereich zum Tragen kommt.


Beleuchtung

Für optimale Ergebnisse der Vignettierungsparameter ist es wichtig, dass die Kalibrationstafel so gleichmäßig wie möglich ausgeleuchtet ist. Empfohlen wird, die Aufnahmen unter mäßig hellem Tageslicht zu erstellen. Alternativ kann auch eine konstante Lichtquelle, zum Beispiel eine Wolfram-Halogen Lampe, benutzt werden. Es ist darauf zu achten, dass das Licht seitlich einfällt, um direkte Reflexionen zu vermeiden.

Falls jedoch auf die Qualität der Vignettierungsparameter kein Wert gelegt wird, so kann die Beleuchtung vernachlässigt werden. Für die Berechnung der Verzeichnungsparameter allein reicht es vollkommen aus, wenn sich die schwarzen Punkte genügend sichtbar vom helleren Hintergrund absetzen.

Die besten Ergebnisse lassen sich erreichen, wenn die Belichtungsmessung automatisch von der Kamera vorgenommen wird (so dass der weiße Hintergrund des Kalibrationsmusters in einem mittleren bis hellen Grau abgebildet wird).


Fotografieren

Ein Vorteil von ImageIron ist, dass eine beliebige Menge Fotos automatisch kalibriert werden kann, wenn für die verwendete Kamera ein geeignetes Kalibrations-Set vorhanden ist.
Da die Verzeichnungsparameter von der Brennweite abhängen und die Vignettierungsparameter zusätzlich noch von der Blendeneinstellung, müssen die Aufnahmen der Kalibrationstafel ein möglichst breites Spektrum dieser Objektiveinstellungen abdecken.
ImageIron ist zwar in der Lage, nicht vorhandene Brennweiten und Blendenwerte zu interpolieren oder zu extrapolieren, jedoch werden die so gewonnenen Ergebnisse bei nicht gemessenen Brennweiten bzw. Blendenwerten qualitativ zurückstehen.

ImageIron ermittelt die Brennweiten- und Blenden-Einstellungen automatisch anhand der EXIF-Daten, es muss also während der Aufnahme nichts notiert werden.

Es wird empfohlen, folgendermaßen vorzugehen (hier als pdf zum ausdrucken):

  1. Wählen Sie die optimalen Aufnahmeeinstellungen für Ihrer Kamera, also: maximale Auflösung und hohe Bildqualität (jpeg-Bilddateien sind ausreichend).
  2. Stellen Sie die Kamera auf die niedrigste Brennweite / Zoom ein.
  3. Wählen Sie Position und Ausrichtung der Kamera so, dass eine genügend hohe Anzahl an Kalibrationspunkten erfasst werden kann. Halten Sie den Bildausschnitt der Kalibrationstafel eher kleiner als zu groß, da deren Rand nach Möglichkeit nicht erfasst werden sollte, und nicht alle Punkte im Bild enthalten sein müssen (Vorsicht: die Sucher einiger digitaler Spiegelreflexkameras stellen einen kleineren Bildausschnitt dar, als tatsächlich aufgenommen wird). Die absolute Minimalmenge benötigter Kalibrationspunkte beträgt etwa 15x12.
    Fotografieren Sie bei Kameras mit einer niedrigeren Auflösung als 1024x768 Pixel nicht die komplette Kalibrationstafel. Empfohlen wird in diesem Fall eine Größe von etwa 24x18 Punkten.
  4. Um alle Parameter zur Vignettierungskorrektur zu erhalten, machen Sie für die eingestellte Brennweite 3-4 Fotos mit jeweils verschiedenen Blendeneinstellungen (das Spektrum möglicher Blendenwerte sollte möglichst gleichmäßig abgedeckt sein).
  5. Wiederholen Sie mehrfach die Schritte 3 und 4, und vergrößern Sie dabei die Brennweite in 4-8 Schritten bis zum Maximalwert.

Beispiele für Kalibrations-Fotos

Folgende Kalibrations-Fotos sind zwar nicht optimal, können aber, dank des toleranten Erkennungsmoduls, noch verarbeitet werden:


Kalibrationstafelkante sichtbar.
Kann mit hoher Wahrscheinlichkeit verarbeitet werden.

Geringe Anzahl an Kalibrationspunkten.
Bewirkt geringere Genauigkeit, jedoch benötigt für Aufnahmen mit Bildauflösung kleiner als 1024x768 Pixel.

Dunkle Aufnahme.
Verringert bis zu einem gewissen Grad die Qualität der Vignettierungsparameter.

Leicht schräge Aufnahme.
Kann verarbeitet werden.

Herstellung von Kalibrations-Fotos speziell für Shift-Objektive

ImageIron unterstützt die Kalibration von Aufnahmen, die mit Shift-Objektiven erstellt wurden. Ein Shift-Objektiv wird parallel zur Abbildungsebene verschoben, womit sich auch die optische Achse um den gleichen Betrag entlang des CCD-Sensors verschiebt und somit ein neuer Ausschnitt der Linsenprojektion im Foto sichtbar wird. Das Kalibrations-Set, das für die Korrektur erstellt werden muss, enthält daher zusätzlich ein Maß für die Verschiebung des Verzerrungsmittelpunktes in Abhängigkeit vom Shift-Wert.

Wird ein Tilt/Shift-Objektiv verwendet, so muss beachtet werden, dass ImageIron die Tilt-Funktion nicht voll unterstützt. Es muss also für jeden Tilt-Winkel ein separates Kalibrations-Set erstellt werden, da eine Verstellung dieses Wertes auch eine nicht-triviale Veränderung der Verzeichnung (mit tangentialem Anteil) bewirkt.

Bei der Herstellung eines Kalibrations-Sets für Shift-Objektive muss notiert werden, welche Fotos mit, und welche ohne Shift aufgenommen wurden, da diese Einstellung nicht in den EXIF-Daten enthalten ist.

Unter Zuhilfenahme dieser Checkliste (pdf) wird empfohlen, folgendermaßen vorzugehen:

  1. Wählen Sie die optimalen Aufnahmeeinstellungen für Ihrer Kamera, also: maximale Auflösung und hohe Bildqualität (jpeg-Bilddateien sind ausreichend).
  2. Stellen Sie die Kamera auf die niedrigste Brennweite / Zoom ein.
  3. Stellen Sie das Shift-Objektiv auf die Stellung Shift = 0 ein.
  4. Für Position und Ausrichtung der Kamera siehe Punkt 3 im vorherigen Abschnitt.
  5. Erstellen Sie in dieser Einstellung 2 oder 3 Fotos der Kalibrationstafel. Für Shift = 0 ist es nicht notwendig, mehrere verschiedene Blendenwerte einzubeziehen.
  6. Stellen Sie das Shift-Objektiv auf maximalen Shift nach rechts (bzw. nach links, wenn Sie von vorne auf das Objektiv schauen) ein.
  7. Richten Sie die Kamera analog zu Punkt 4 auf die Kalibrationstafel aus.
  8. Um alle Parameter zur Vignettierungskorrektur zu erhalten, machen Sie für diese geshiftete Einstellung 3-4 Fotos mit jeweils verschiedenen Blendeneinstellungen (das Spektrum möglicher Blendenwerte sollte möglichst gleichmäßig abgedeckt sein).
  9. Wiederholen Sie mehrfach die Schritte 3 bis 8, und vergrößern Sie dabei die Brennweite in 4 bis 8 Schritten bis zum Maximalwert.
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