Das Projekt LIPA untersucht die Anwendung von Lichtfeldkameras, auch bekannt als plenoptische Kameras, für zukünftige planetare Explorationsmissionen. Das Ziel des Projektes ist es die Vorteile von Lichtfeldkameras für Aufnahmen im Nahbereich im Rahmen von in-situ Untersuchungen auf anderen Planeten zu zeigen. Wir untersuchen das optische Verhalten dieser Kameras aber auch die Verarbeitung der Lichtfelddaten für diesen Anwendungsfall.
Projektdetails
Das Projekt LIPA (Lichtfeldkameras für In-situ Planetologie und Astrobiologie) untersucht die Anwendung von Lichtfeldkameras für zukünftige planetare Explorationsmissionen.
Während solcher Missionen werden oft spezielle Nahbereichskameras (im englischen hand lens imager) bei in-situ Untersuchungen von interessanten Stellen auf der Planetenoberfläche verwendet. Solche Kameras ermöglichen hoch aufgelöste Bilder von feinen Details auf Felsen oder dem Boden zu erstellen. Dadurch entsprechen sie in ihrer Funktion der Lupe die Geologen normalerweise während einer Exkursion verwenden. Mit dem Ziel bei einer Mission zu einem fernen Planeten den Wissenschaftlern ein vergleichbares Werkzeug zur Verfügung zu stellen, wurden Nahbereichskameras bereits während einiger Rover- und Landermissionen erfolgreich eingesetzt. Aufnahmen solcher Kameras können von Geologen oder anderen Planetenwissenschafltern verwendet werden, aber auch von Astrobiologen auf der Suche nach Spuren von Leben auf anderen Planeten.
Ein aktuelles Beispiel einer Nahbereichskamera im Einsatz ist die MAHLI-Kamera an Bord des NASA Marsrovers Curiosity. Diese Kamera stellt Nahbereichsaufnahmen mit einer Auflösung zur Verfügung die hoch genug ist um einzelne Sandkörner zu sehen und zu vermessen. Sie kann aber auch Landschaftsaufnahmen oder die berühmten Selfies, die Curiosity von sich selbst gemacht hat, erzeugen. Im Laufe verschiedener Missionen hat sich zudem gezeigt, dass Nahbereichskameras wichtige Werkzeuge für den Betrieb und die Wartung von Rovern sind. Allerdings ist der Schärfetiefenbereich solcher Kameras physikalisch stark limitiert, was eine Fokusmechanik notwendig macht. Zudem sind mehrere Aufnahmen zur Erstellung einer Tiefenkarte notwendig.
Die Vorteile von Lichtfeldkameras, auch bekannt als plenoptische Kameras, gegenüber konventionellen Kameras kommen am stärksten im Nahbereich zum tragen. Die Hauptvorteile sind eine Vergrößerung des Schärfentiefebereichs sowie die Möglichkeit Tiefenkarten mittels einer einzigen Aufnahme von nur einer passiven Kamera aufzunehmen. Aufgrund dieser und weiterer Vorteile untersuchen wir die Verwendung von plenoptischen Nahbereichskameras für in-situ Untersuchungen bei zukünftigen Missionen. Dies soll die Aufnahme besserer Daten ermöglichen, aber auch Vorteile im Missionsbetrieb bringen.
Um die Vorteile von Lichtfeldkameras im Kontext von in-situ Untersuchungen nachzuweisen soll im Projekt LIPA das Potential von Lichtfeldkameras für Nahbereichsaufnahmen ermittelt werden. Wir untersuchen das optische Verhalten solcher Kameras aber auch die Lichtfeldverarbeitung für den genannten Anwendungsfall.
Das Projekt wird in Kooperation mit dem DLR Institut für optische Systeme – Abteilung für Informationsverarbeitung optischer Systeme und dem DLR Institut für Planetenforschung durchgeführt.