Lexikon der Kartographie und Geomatik: Digitalkamera
Digitalkamera, E digital camera, optisches Aufnahmesystem (Kamera), bei der die Bildaufzeichnung optoelektronisch durch ein Sensorsystem mit CCD-Elementen (CCD-Sensoren) erfolgt und somit den Film als Aufnahmemedium ersetzt. Je nach Auflösungsansprüchen werden Flächen- oder Zeilensensoren eingesetzt, wobei die hochauflösenden Zeilensensoren wie ein Scanner die Bildebene abtasten und gleichbleibende Beleuchtung und unbewegte Motive voraussetzen. Bei den Flächensensoren unterscheidet man One-Shot- (direkt befilterte CCD-Arrays) und Three-Shot-Systeme, bei denen der Strahlengang über einen Strahlenteiler in drei Strahlenteile aufgespalten wird, die jeweils über ein vorgeschaltetes Filter (R,G,B) entweder gleichzeitig auf drei CCD-Arrays oder nacheinander auf ein CCD-Array abgebildet werden. Für die Abbildung bewegter Motive sind nur die One-Shot-Kameras und Three-Shot-Kameras (mit gleichzeitiger Belichtung) geeignet. Die Auflösung der CCD-Sensoren dieser Kameras ist in jüngster Zeit stark gesteigert worden. Die Pixelangaben für die Auflösung bei One-Shot-Kameras reichen von 320 × 240 bis 2048 × 1536 Pixel und mehr, die für ein Bild-Wiedergabeformat bis DIN A4 ausreichen. Hierbei ist zu beachten, dass die Auflösung streng nur für Schwarzweißaufnahmen gilt. Für Farbaufnahmen sind die einzelnen Bildpixel mit einem Muster aus roten, grünen und blauen Farbfiltern beschichtet. Jedes CCD-Element korrespondiert mit einem Bildpixel, erzeugt aber nur einen der drei Farbwerte, die anderen zwei Farbwerte müssen aus den daneben liegenden Pixeln interpoliert werden. In der Regel sind doppelt so viele grüne wie rote und blaue Pixel vorhanden, da Grün die Helligkeitszeichnung am stärksten bestimmt. Die Speicherung der Bilder erfolgt teilweise mit Datenkompression (JPEG) auf auswechselbaren Speicherbausteinen, wie PCM-CIA-Cards, Flash-Memory-Cards, Compact-Flash oder Smart-Media-Cards. Aus dem Bildspeicher werden die Bilddaten dann in einen Rechner übertragen und anschließend bearbeitet und ausgedruckt. Die übrige Kameratechnik wie Autofocus, Zoomobjektiv, Blitz und automatische Belichtungssteuerung entspricht der herkömmlichen Kleinbildkameratechnik. Eingebaute LCD-Bildschirme erlauben eine Vorschau auf die digitalen Bilder direkt bei der Aufnahme.
In der Photogrammetrie sind Digitalkameras mit einem CCD-Array in der Bildebene das elektronische Pendant einer Messkamera mit photographischer Aufzeichnung.
Die derzeitige maximale Größe der CCD-Sensoren begrenzt das nutzbare Bildformat auf das einer Mittelformatkamera (maximal etwa 50 mm × 50 mm). Das erzeugte Bild besitzt eine einheitliche innere Orientierung und äußere Orientierung. Kameras mit einem CCD-Array gestatten die Aufnahme stationärer und instationärer Objekte von ortsfesten oder bewegten Plattformen aus.
Durch die Verwendung von CCD-Zeilen in der Bildebene einer Kamera kann in Richtung der Zeile ein größeres Bildformat (etwa 160 mm) erreicht werden. Digitale photogrammetrische Kameras mit einer CCD-Zeile werden auch als optoelektronische Scanner bezeichnet. Die Erfassung eines flächenhaften Objekts setzt die Aufnahme von einer bewegten Plattform voraus. Durch die Vorwärtsbewegung der Plattform rechtwinklig zur Richtung der Zeile wird nach dem Push-Broom-Prinzip ein kontinuierlicher Bildstreifen des aufgenommenen Geländes gewonnen. Alle Zeilen dieses Streifens besitzen die gleiche innere Orientierung, jede Zeile aber eine andere äußere Orientierung. Die gewonnenen Bilder sind nur zweidimensional auswertbar.
Eine Drei-Zeilen-Kamera enthält drei CCD-Zeilen rechtwinklig zur Bewegungsrichtung der Plattform. Alle drei CCD-Zeilen (z. T. auch benachbarte Zeilenpaare) können in der Bildebene einer Kamera, aber auch je eine Zeile in den Bildebenen von drei starr miteinander verbundenen Kameras bei konvergenten Aufnahmeachsen angeordnet sein. Damit werden drei Bildstreifen im Rück- und Vorblick sowie in Nadirrichtung gewonnen. Die unterschiedliche äußere Orientierung der Zeilen, die den gleichen Objektbereich erfassen, ermöglicht eine dreidimensionale photogrammetrische Bildauswertung. Das Prinzip der Drei-Zeilen-Kamera eröffnet den Übergang von Luftbildmesskameras zu digitalen Luftbildkameras (Airborne Digital Sensors) für die Luftbildaufnahme.
Für die Aufnahme stationärer Objekte von einer ortsfesten Plattform sind digitale Kameras sowohl mit Flächen- als auch Zeilensensoren geeignet. Durch eine systematische sequentielle Verschiebung des CCD-Arrays oder der CCD-Zeile über die Bildebene der Kamera bei geöffnetem Verschluss können Bildformate realisiert werden, die denen photogrammetrischer Messkameras entsprechen.
Die Verwendung raster- oder zeilenförmig angeordneter Farbfilter vor den einzelnen Sensorelementen eines CCD-Arrays oder einer CCD-Zeile bildet die Grundlage für die Aufnahme digitaler Farbbilder oder Multispektralbilder. Die Aufnahme von Bildern in unterschiedlichen Kanälen (Bändern) des elektromagnetischen Spektrums erfordert damit Kameras mit jeweils einer CCD-Zeile für jeden Kanal.
JSR, KRR
Digitalkamera:Digitalkamera: Digitalkamera mit vergrößertem Filtermosaik auf dem CCD-Array.
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