2023 年 10 月 19 日

 

• 博士。克勞斯·斯特羅布爾和博士。Wolfgang Stürzl 因其相機校準軟體「DLR CalLab」的成功工業轉移而榮獲曼弗雷德福克斯創新獎。
• DLR 軟體可以更經濟高效地校準相機。它被用於利勃海爾集團工程車輛的新型 360 度輔助系統。
• 重點：機器人、數位化、技術轉讓

 

四個攝影機。四種觀點。如何將它們融合成鳥瞰圖？德國航空航天中心 (DLR) 的「 DLR CalLab 」（校準實驗室）軟體工具箱提供了高效可靠的解決方案。博士。克勞斯·斯特羅布爾和博士。Oberpfaffenhofen的 Wolfgang Stürzl進一步開發了校準軟體，並將其授權給Liebherr-Components AG。自2022年秋季以來，德國航太中心機器人與機電一體化研究所開發的軟體已用於利勃海爾集團工程車輛上360度全方位視圖輔助系統的生產與維護。這意味著機器操作員可以透過 360 度視訊串流全面了解周圍環境，從而避免碰撞和事故。為了表彰他們成功的技術轉讓，德國太空中心之友協會 (GvF)於 2023 年 10 月 17 日向這些科學家頒發了曼弗雷德福克斯獎，以表彰他們的傑出創新。

 

視覺測量：太空旅行的副產品

無論是人類還是機器，視覺感知都是能夠以有針對性且安全的方式在環境中導航和互動的最重要的感官之一。然而，與我們人類不同的是，機器人和機器被編程為使用二維影像資料以幾何方式捕捉三維世界。這會在相機的「視圖」中產生失真，必須對其進行補償，以便能夠準確地處理影像資料。DLR CalLab 校準軟體可對相機進行準確的幾何描述，從而簡化了視覺測量過程。

Klaus Strobl 從事幾何校準工作約 20 年，在進一步開發 DLR 軟體並使其商業化方面發揮了重要作用。該軟體現在可以從單一影像中精確確定各個相機的幾何訊息，例如其投影中心和記錄方向。這使得多個攝影機影像能夠無縫合併。「方法的簡化對我們來說非常重要。德國航太中心機器人與機電一體化研究所感測器相關演算法專家組長克勞斯‧斯特羅布爾(Klaus Strobl) 表示：「不僅是為了實現更具成本效益的生產，也是為了避免可能影響準確性和可靠性的破壞性因素。”

DLR CalLab 也是德國太空歷史的一部分：該軟體的第一個版本於 1993 年開發，用於在德國D2 任務期間校準ROTEX 夾具的立體相機。從那時起，該軟體不斷擴展並用於各種機器人系統。利勃海爾應用的一個挑戰是僅用幾個靜態攝影機即可實現全方位視圖。為此，Wolfgang Stürzl 能夠引入他多年使用廣角和魚眼相機的經驗，他用這些相機來模擬昆蟲的眼睛：「我開始研究相機模型，這讓我有了一個「我們擁有也可用於廣角相機的校準軟體。」該軟體與魚眼相機模型一起整合到CalLab 概念中。只需使用幾個參數，軟體就可以輕鬆且有效率地測量各個相機。

 

360度環視

現今的建築和農業機械變得越來越大、越來越重，但也越來越令人困惑。現代全方位視野輔助系統有助於更了解機器周圍環境。

利勃海爾的輔助系統由安裝在車輛兩側的四個攝影機組成，這些攝影機的圖像可以組合在顯示器上，以形成鳥瞰的整體圖片。車輛周圍的攝影機使用 DLR CalLab 軟體進行校準。每個魚眼攝影機的視角均為 150 度。借助 DLR 軟體，可以對攝影機進行調整，以便顯示單一影像而不失真，並無縫組合形成整體影像。與市場上的其他系統相比，不需要額外的影像，也不需要機器手臂的支撐。這意味著使用 DLR 軟體可以更輕鬆、更快速、更可靠地校準攝影機。“獲獎者經過長期開發，已經達到了成熟程度，比市場上提供的校準工具還要好。” 這使得 CalLab 對於商業用戶來說很有趣，因為他們可以從自己的業務中受益。德國航太中心機器人與機電一體化研究所所長 Albu-Schäffer 教授強調說：“這是真正的實踐創新。”

DLR 於 2022 年 9 月將 CalLab 原型授權給 Liebherr-Components AG。該公司總部位於林道，隸屬於世界領先的工程機械製造商之一利勃海爾集團。該團隊在工程機械的新型LiXplore數位視訊系統中使用了經過校準的光學感測器。「當你不僅在出版物或研究所中看到自己的作品，而且還在街上看到自己的作品時，這種感覺真是太棒了，」Klaus Strobl 高興地說。

然而，該項目尚未完成。「我們希望不斷開發校準軟體，」Wolfgang Stürzl 說。例如，可以想像，CalLab 本身可以自動選擇合適的校準模型，這也允許沒有專業知識的使用者有效地使用該軟體。

 

曼弗雷德福克斯創新獎

DLR e.V.之友協會成立於 1972 年。V.——簡稱「朋友協會」——是一個支持德國太空中心科學和技術任務的非營利組織。曼弗雷德福克斯創新獎價值 5,000 歐元，每年頒發一次，獎勵其技術也適合工業化的傑出科學成就。

 

[照片]

(A) 頒發 2023 年曼弗雷德福克斯獎

左起：克勞斯·哈馬赫（Klaus Hamacher）（DLR 董事會副主席）、Wolfgang Stürzl（DLR 獎得主），Dr. Klaus Strobl（DLR 獎得主）、Schmidt-Tedd 教授（DLR 航太局）、Dr. Fritz Merkle（DLR 之友協會主席）和 Romana Fuchs Mayrhofer（OHB Systems AG 監事會副主席）。

(B) 利勃海爾 LiXplore Bird's Eye

利勃海爾的數位 360 度環繞系統為機器操作員提供了周圍環境的全方位視圖。車載攝影機使用 DLR CalLab 軟體進行校準。