OPTISCHE KORRELATIONSBASIERTE MESSTECHNIK MITTELS ZUFÄLLIGER PUNKTEMUSTER

Abstract

Das Ziel dieses Beitrages ist die detaillierte Untersuchung des Fehlerverhaltens bei der Schätzung der Sub-Pixel-Verschiebung in den verschiedenen Auswertetechniken der experimentellen Aerodynamik. Es wird gezeigt, dass ein systematischer Fehler auftritt, falls eindimensionale Algorithmen zur Schätzung der Sub-Pixel-Verschiebung von beliebig geformten Kreuzkorrelationsmaxima angewendet werden. Zunächst wird eine analytische Beschreibung des Fehlerverhaltens bei der Schätzung der Sub-Pixel-Verschiebung hergeleitet. Diese Beschreibung erlaubt Parameterstudien, aus denen sich ergibt, dass der systematische Fehler teilweise Werte größer als einen Pixel annehmen kann. Zusätzlich wird eine zweidimensionale lineare Lösung für die Schätzung der Sub-Pixel-Verschiebung auf Basis der Methode der kleinsten Quadrate vorgestellt. Es kann gezeigt werden, dass mit dieser neuen Methode eine Schätzung von Sub-Pixel-Verschiebungen von beliebig geformten Kreuzkorrelationsmaxima ohne einen signifikanten systematischen Fehler möglich ist. Mittels künstlich berechneter Bildpaare wird die Leistungsfähigkeit der hier vorgestellten Algorithmen getestet und auch mit den Ergebnissen aus kommerziellen Softwarepaketen zur Auswertung von Bilddaten der experimentellen Aerodynamik verglichen.