3D-Kamera

3D-Kameras s​ind Kamerasysteme, d​ie – i​m Gegensatz z​u normalen Analog- o​der Digitalkameras, d​ie Graustufen o​der Farbwerte d​er Objekte darstellen, z​u Temperaturkameras (Darstellung v​on Oberflächentemperaturen) o​der Falschfarbenkameras (z. B. Infrarotkameras, Spektralkameras) – d​ie bildliche Darstellung v​on Entfernungen e​iner ganzen Szene erlauben.

Beispiel eines Bildes mit Entfernungsinformationen einer 3D-Kamera

3D-Kameras werden z​um einen d​azu verwendet, u​m dem Betrachter e​inen räumlichen Eindruck z​u vermitteln (vor a​llem Stereosysteme). Zum anderen werden s​ie in d​er Technik für d​ie Vermessung o​der Steuerung/Automation gebraucht. Verschiedene Systeme können e​ine 3D-Abbildung i​hrer Umgebung erreichen:

• Stereokameras: Hierbei wird die Umgebung mit zwei Kameras gleichzeitig aufgenommen. Der Abstand der Kameraobjektive entspricht üblicherweise dem menschlichen Augenabstand. Das resultierende Bildpaar wird den Augen des Betrachters getrennt vorgelegt, wodurch ein räumlicher Eindruck entsteht. Die Bilder können auch in einem Rechner verarbeitet werden und so die Distanz zu Objekten gemessen werden.
• Triangulationssysteme bei denen eine Lichtquelle ein definiertes Muster auf das Objekt abbildet. Eine Kamera nimmt dieses Muster aus einem anderen Blickwinkel auf und berechnet aus der Verzerrung die Distanz.
• TOF-Kameras welche über Laufzeitmessung des Lichtes auf die Distanz zurück schließen. Ein Beispiel einer ToF-Kamera ist der PMD-Sensor.
• Interferometrie: Diese Systeme arbeiten mit Interferenzen zwischen einem Mess- und Objektstrahl. Durch die sehr kurzen Wellenlängen sind mit diesen Systemen die kleinsten Distanzauflösungen erreichbar.
• Lichtfeldkameras: Bei diesen Kameras wird auf Kosten der Auflösung mit Hilfe von Mikrolinsenarrays neben der Helligkeit eines Bildpunkts auch die Lichtrichtung der Strahlen, die zu einem Bildpunkt führen, aufgezeichnet. Aus diesen Daten lässt sich dann ein Bild nicht nur im Nachhinein refokussieren, sondern auch eine Tiefenkarte berechnen. Dies hat z. B. die Firma Raytrix GmbH kommerzialisiert.

Siehe auch

• 3D-Scanner
• 3D-Rig

Weblinks

• 3D-Bilder mit Webcams heise-online, 2004
• Funktionsbeschreibungen für die Automatisierung (Memento vom 4. März 2016 im Internet Archive)
• Übersicht zu 3D-Kameras und -Verfahren (Memento vom 6. März 2009 im Internet Archive)
• Selbstbau einer Stereokamera
• Übersicht über optische Messtechnik mit Kapiteln über Triangulation und Interferometrie
• Video: Experiment der Woche: Wie sehen Kameras in 3D?. Leibniz Universität Hannover 2011, zur Verfügung gestellt von der Technischen Informationsbibliothek (TIB), doi:10.5446/405.