Passby-Messungen

Bei der Messung von vorbeifahrenden Objekten liest der RGB-Sensor der Kamera für jedes einzelne Pixel die Farbinformationen aus. Kameras mit Rolling Shutter tun das zeilenweise von oben nach unten, Modelle mit Global Shutter zeitgleich für alle Zeilen.

In Abb. 1 sind die Verzerrungen der Tür des ICE-Zuges durch den Rolling Shutter deutlich zu erkennen. Dagegen wird in Abb. 2 die Tür erwartungsgemäß unverzerrt abgebildet.

Tabelle 1 zeigt, wie groß die durch den Rolling Shutter entstehenden geometrischen Fehler bei unterschiedlichen Objektgrößen und Geschwindigkeiten sind. Die Zentimeterangabe in der Tabelle beschreibt den Versatz der Unterkante eines Objekts zu dessen Oberkante. Die Werte sind auf Zentimeter gerundet.

Deckt das fahrende Objekt etwa 50 % des gesamten Bildes in der Höhe ab, sind die Verzerrungen ab einer Geschwindigkeit von 50 km/h signifikant. Frequenzabhängig (<500 Hz) kann der Einfluss des Fehlers auf die Qualität der akustischen Karte auch kleiner sein. Deshalb empfehlen wir die Verwendung von Global-Shutter-Kameras bei Messungen von schnell bewegten Objekten.

Beispielberechnung

Wir nutzen folgende Formel um die Verzerrung zu berechnen.

Sei s die horizontale Strecke zwischen Ober- und Unterkante des Objekts v die Geschwindigkeit des Objekts, t_Zeile die Lesegeschwindigkeit des Sensors pro Zeile und h die Objekthöhe in Zeilen, dann gilt

$$s = v \cdot t_{Zeile} \cdot h.$$

Bei 100 km/h, einer Objekthöhe von 540 Zeilen und einer Lesegeschwindigkeit von 1/32400 s pro Zeile, ergibt sich ein Versatz von

 $$s= 100 \text{ } \frac{\text{km}}{\text{h}} \cdot \frac{\text{1}}{\text{32400}} \text{ } \frac{\text{s}}{\text{Zeile}} \cdot 540 \text{ } \text{Zeilen} = 27,\overline{7} \text{ } \frac{\text{m}}{\text{s}} \cdot \frac{1}{32400} \text{ } \text{s} \cdot 540 \equiv 46 \text{ } \text{cm}.$$