FlexView

Unsere FlexView Projektionsmodule sind in allen N35 und X36 Kameras verfügbar. FlexView erhöht die Voxel-Auflösung der Kameras indem mehrere Bildpaare mit verschiedenen projizierten Mustern aufgenommen werden.

Prinzip

Bei FlexView kann das Muster im Projektormodul piezo-mechanisch um einige Mikrometer verschoben werden, was eine Bewegung des Musters im Kamerabild um einige Pixel erzeugt. Anstatt nur eines einzigen Bildpaars können nun mehrere Bilder mit verschiedenen (d.h. verschobenen) Mustern von der selben Szene aufgenommen werden. Unser Stereo-Matching-Algorithmus kombiniert anschließend die Informationen aus allen Bildpaaren um wesentlich detailliertere Disparitätsbilder und Punktwolken zu erzeugen.

FlexView 1

Die in den N35 Kameras eingesetzte FlexView Variante nutzt zwischen 3 und 8 Bildpaaren und erreicht damit etwa eine Verdoppelung der X-, Y- und Z-Auflösung. Neben der Aufnahmezeit der weiteren Bildpaare wird nur minimal zusätzliche Rechenzeit benötigt.

FlexView 2

Das nochmals verbesserte FlexView 2 nutzt ein leicht modifiziertes Projektionsmuster und kommt in den X36 Projektoren zum Einsatz. Das zufällige Punktmuster wird hierbei in regelmäßigen Abständen von Streifen mit Grauverläufen durchbrochen. Diese Streifen werden dann für eine präzise Subpixelinterpolation der Stereozuordnungen genutzt, ähnlich wie bei den Sinus-Mustern von Streifenprojektionssystemen. Unter Verwendung von 8 bis 16 Bildpaaren verdoppelt FlexView 2 nochmals die X-, Y- und Z-Auflösung im Vergleich zu FlexView 1. Das neu eingeführte Sequenzkorrelationsverfahren reduziert zudem stark die dazu notwendige Rechenleistung.

Anwendungen

Prinzipiell kann FlexView immer eingesetzt werden, wenn sich das aufzunehmende Teil während der Aufnahme aller Bilder nicht bewegt. Die Verwendung mehrer Bildpaare zur Rekonstruktion der Szene erhöht neben der Auflösung auch die Robustheit der Daten auf schwierigen Oberflächen, da die verschobenen Musterstrukturen zusätzliche Informationen auf glänzende, dunkle oder volumenstreuende Oberflächen aufbringen. Viele Verarbeitungsalgorithmen profitieren von der verbesserten Auflösung und dem geringeren Rauschen. Damit wird durch FlexView auch der Bedarf an Nachbearbeitungsschritten der Punktwolke und die Laufzeit nachfolgender 3D-Verarbeitungsschritte reduziert.

Die Integration von FlexView ist einfach durch die Angabe der Anzahl aufzunehmender Bildpaare erledigt, alles übrige wird automatisch in unserem EnsensoSDK erledigt. Damit lässt sich die FlexView Funktionalität einfach durch den Austausch einer Parameterdatei in bestehende Software integrieren. Zusätzlich zum FlexView Aufnahmemodus lassen sich N35 Kameras auch im single-shot Modus betreiben indem die Patternverschiebung einfach per Software abgeschaltet wird. Damit sind auch mit N35 Kameras Aufnahmen von bewegten Objekten mit hoher Framerate möglich.

X36 Projektoren können ebenfalls im single-shot Modus betrieben werden, allerdings ergibt sich durch das für Mehrbildaufnahmen optimierte Projektionsmuster eine leicht schlechtere effektive 3D-Auflösung als bei anderen Modellen. Für den reinen single-shot Betrieb empfiehlt sich daher der Einsatz eines X30 Projektors.

Mechanik

Die Verschiebung des Projektionsmusters erfordert in unserer Konstruktion keine wirklich bewegten Teile. Die Mechanik besteht lediglich aus einem Piezo-Aktor, welche das Pattern in eine Richtung schiebt; ohne Gelenke und Lager. Die Halterung des Projektionsmusters ist aus speziellem Hochleistungskunstoff gefertigt und wird lediglich in einem kleinen Teil des elastischen Bereichs des Materials verbogen. Damit entsteht durch die Musterbewegung quasi keine Materialabnutzung und das Muster kann viele Millionen Zyklen ohne Abnutzungserscheinungen verstellt werden.

Mit FlexView müssen auch keine Abstriche in der Robustheit in Kauf genommen werden: die N35 Kameras und X36 Projektoren erfüllen die selben Kriterien bei Vibrations- und Stoßtests wie alle anderen Ensenso-Kameras.