×
1. In Kürze 2. Bildgröße / Monitorgröße 3. Konstanz der Abbildungsgröße während der Messung 4. Wirkung der Abbildungsunschärfen



Ternica ProVida 2000 modular

Bestimmung und Konstanz der Brennweite


In aller Kürze ...

Die Gebrauchsanweisung fordert unabdingbar, dass sich die Abbildungsgröße des Fahrzeuges nur geringfügig verändern darf, um näherungsweise eine Konstanz oder eine unzulässige Veränderung des Nachfahrabstandes schließen zu können.
Somit ist die Vermessung der Fahrzeuggröße unerlässlich. Weil sich das Nachfahren im Allgemeinen in einer Fahrlinie nacheinanderfahrend vollzieht, kann auf das einfache Linsengesetz zurückgegriffen werden, um Abstandsveränderungen zu ermitteln.

Aus der einfachen Anwendung des Linsengesetzes folgt für die forensische Bewertung, dass die zu vermessenden Strukturbreiten oder -höhen eines abgebildeten Fahrzeuges sich idealerweise in einer lotrecht zur Kamerahauptachse liegenden Ebene befinden sollten, was in der Fahrpraxis eher nicht gelingt. Es bilden sich meist immer ein wenig die Seiten- oder Dachflächen zusätzlich zum abgebildeten Fahrzeugheck (oder im Falle der Heckkamera umgekehrt dessen Front) ab. Somit können die Fahrzeugbreite oder -höhe z.B. aus dem Fahrzeugschein nur zu fehlerhaften Bewertungen führen.

Auswertungstechnische Komplikationen ergeben sich aus den Abbildungsschärfen der Konturgrenzen von abgebildeten Fahrbahn- und Fahrzeugstrukturen.
Letztlich ist aus der Zulassung des Provida-Systems die Verwendung verschiedener Videokameras zulässig. Die Brennweite bzw. Kamerakonstante ist i.d.R. unbekannt, sie bildet die Voraussetzung für eine forensische Bildauswertung.


☰ Inhalt

2. Bildgröße / Monitorgröße

Die technische Bewertung der abgebildeten Fahrzeuggröße ist in Relation zur angewendeten Bildgröße nur möglich, wenn auf diesem Bild die erkennbaren Größen eines Fahrzeuges ausgemessen werden können.
Daraus folgt zunächst, ein Größenverhältnis zwischen Bildabmessung (Bildbreite oder -höhe) und gemessener Länge der Fahrzeugstruktur ebenfalls in Richtung der Bildbreite oder -höhe). Für die Videobildvermessung existiert ein Prüfschein der PTB (1.23-3242.17 / VDM), in dem ausschließlich ebene und parallel zum Bildschirm liegende Objekte hinsichtlich der Genauigkeit untersucht wurden. Aus diesen Untersuchungen ergeben sich 10 % der Bildgröße als Mindestgröße der zu vermessenden Länge auf ebenen und lotrecht abgebildeten Strukturen.
Weil Fahrzeuge selten Heckformen in der Art eines Kofferanhängers besitzen, ist die Vermessung von Fahrzeugstrukturen nur dann fachgerecht möglich, wenn die paarweise am Heck vorhandenen Strukturlängen gemessen werden. Mithin ergeben sich aus Gesamtbreiten oder -höhen keine verwertbaren Längen.

Aufgrund der unterschiedlichen Anbringungspositionen der Aufnahmekamera und einer gegebenenfalls nicht absolut fahrtrichtungsparallelen Ausrichtung folgt im Zusammenhang mit fahrdynamisch unvermeidlichen Federungsbewegungen en horizontaler Winkelversatz auf die i.d.R. gekrümmte Heckgestaltung der Fahrzeuge. Aus diesem Grunde sind Längen in Richtung der Fahrzeughöhen besonders unsicher bestimmbar, d.h. Höhenstrukturen liegen selten in einer lotrechten Ebene zur Kamerahauptachse (Mittelachse der Objektivkonstruktion) und liefern aus forensischer Sicht vermeidbare Fehler. Aus diesem und Gründen der zeilenweisen Videobildentstehung werden ausschließlich in Richtung der Fahrzeugbreite paarweise vorhandene Strukturen vermessen, wobei zur Fehlergrößenbestimmung mehrere Strukturen zu vermessen sind.


☰ Inhalt

3. Konstanz der Abbildungsgröße während der Messung

Insofern Objektive mit Festbrennweiten eingesetzt werden, ist in den überwiegenden Ausrüstungsvarianten die tatsächliche Brennweite nicht bekannt. Bei Anwendung von Zoom-Objektiven ist auf den Videobildern der Zoomwert eingeblendet.
Dieser Zoom-Wert darf gemäß Zulassung nicht als Ersatzgröße für die Brennweite verwendet werden. Er ergibt sich aus der mechanisch einstellbaren Brennweite und Tiefenschärfe. Ferner muss das Breiten-Höhen-Verhältnis des auszuwertenden Bildes dem Bildverhältnis des Wiedergabegerätes entsprechen.

Auch, wenn sich während einer Messfahrt die Anzeige des Zoom-Wertes nicht ändert, kann aus technischer Sicht nicht zwingend von einer konstanten Vergrößerung des Videobildes ausgegangen werden. Der Grund dafür bildet die grundsätzliche Möglichkeit eines digitalen Zoomens, dass über denkbare Software-Verzweigungen grundsätzlich nicht ausgeschlossen werden kann.
Selbst die Angabe von Brennweiten auf dem Objektiv selbst, kann einer Rundung von Fertigungstoleranzen des Objektives geschuldet sein (Qualitätseinfluss des Objektives).

Es müssen laut Zulassung / Konformitätsbescheinigung auch keine kalibrierten Objektive verwendet werden und die zusätzlich erforderliche Kalibrierung zur Homogenität der Abbildungspunkte und damit Korrektur der Objektivverzerrung ist im Massenverfahren nicht wirklich realisierbar. Mit dieser Einschränkung ist die Handhabung der Abbildung eines Fahrzeuges auf das Bildzentrum geboten bzw. zu empfehlen.

Die Bestimmung der Abbildungsvergrößerung relativ zum verwendeten Sensor ist an Hand des Beweisvideos in der Umgebung der Messstrecke vorzunehmen. Weil die Videos in den überwiegenden Fällen vor dem Versand an die Juristen umcodiert werden, ist der tatsächliche Bildinhalt aus dem umcodierten Bild auszuschneiden.
Aus forensischer Sicht und der im allgemeinen Relativ konstanten Abbildung der Fahrstreifenbegrenzungen und Leitlinien kann mit mehreren Bildern auf hinreichend geraden Streckenabschnitten eine Kamerakonstante (lotrechter Abstand des Projektionszentrums von der Sensorebene) für einen Standardsensor, der zweckmäßig auf einen ⅔“-Sensor festgelegt wird, berechnet werden. Dazu dienen Vermessungen der Fahrstreifenbreiten und Sequenzlängen von Leitlinien zuzüglich der Lücke zwischen den Leitlinien.
Vor der Bildauswertung muss die tatsächliche Bildgröße, meist umgeben von den schwarzen Rändern, die das Umcodieren hervorruft, ausgeschnitten werden.

ForSeMa GmbH - umcodiertes Video mit schwarzen Rändern
Abbildung 1: umcodiertes Video mit schwarzen Rändern
ForSeMa GmbH - formatgetreuer Zuschnitt auf den Bildinhalt
Abbildung 2: formatgetreuer Zuschnitt auf den Bildinhalt

Auch in diese Bestimmung der Kamerakonstanten fließen Abbildungsunschärfen ein, die überwiegend aus der unzulässigen Umcodierung der Originalvideos resultieren. Somit ist die forensische Auswertung zur Bewertung der Abbildungskonstanz auf die Extraktion von sogenannten Keyframes (Schlüsselbildern) fokussiert.
Dabei ist zu beachten, dass die auszumessenden Breiten des Fahrstreifens in unterschiedlicher Entfernung vor der Videokamera lotrecht zur Führung der Fahrbahn ausgerichtet sind und in der Ebene der Fahrbahnoberfläche liegen. Ein gegebenenfalls vorliegender Rollwinkel muss kompensiert werden.

Die Berechnung der Kamerakonstanten kann dann vereinfacht über die optischen Abbildungsgesetze aus den Verhältnissen zweier Fahrbahnbreitenlinien in versetzten Abständen längs der Fahrbahnrichtung im Videobild und ihren realen Größen bezüglich Abstand der Breitenlinien zueinander und der realen Fahrstreifenbreite vorgenommen werden.

Die Vermessung der realen Längen vor Ort müssen sich dabei an die im Videobild klar erkennbaren Fahrstreifenbegrenzungen bzw. Leitlinienlängen orientieren. Ferner sind die Maßstabsverhältnisse im vermessenen Videobild einzubeziehen. Die nachfolgenden Bilder dienen der Veranschaulichung:

ForSeMa GmbH - Ermittlung der Kamerakonstanten (Brennweite)
Abbildung 3: Ermittlung der Kamerakonstanten (Brennweite)
ForSeMa GmbH - Ermittlung der Kamerakonstanten (Brennweite)
Abbildung 4: Ermittlung der Kamerakonstanten (Brennweite)

Aus der Auswertung mehrerer Videobilder folgt somit schließlich eine Kamerakonstante mit ihrer Streuung, deren numerische Größe zur technischen Bewertung der Konstanz der Abbildungsverhältnisses dient.
Nachfolgend wird die so ermittelte Kamerakonstante für die Berechnung der Abstandsbereiche zwischen der Videokamera am Einsatzwagen und den abgebildeten Heckstrukturen des Tatfahrzeuges herangezogen werden.


☰ Inhalt

4. Wirkung der Abbildungsunschärfen

Wie deutlich sich Fahrzeug- und Fahrbahnstrukturen im Videobild bestimmen lassen, ist vorrangig von Abbildungseinstellungen zur Scharfeinstellung, der Bildhelligkeit und des Kontrastes abhängig. Bildhelligkeit und Bildkontraste lassen sich mit Bildbearbeitungsmethoden mit anerkannten Softwareprodukten unter entsprechendem Aufwand anpassen.

ForSeMa GmbH - Vermessung der Abbildungsunschärfen am Anfang der Videosequenz
Abbildung 5: Vermessung der Abbildungsunschärfen am Anfang der Videosequenz
ForSeMa GmbH - Vermessung der Abbildungsunschärfen am Ende der Videosequenz
Abbildung 6: Vermessung der Abbildungsunschärfen am Anfang der Videosequenz

Die Konturunschärfe der abgebildeten Strukturen dagegen muss vermessen werden, weil daraus für eine reale Struktur-Länge am Fahrzeug ein Bereich mit minimaler und maximaler Länge auf dem Videobild resultiert. Mithin ergeben sich daraus auch Abstandsbereiche zwischen Videokamera und Tatfahrzeugheck. Die Größe der Abstandsveränderungen bestimmen absolut die technische Bewertung zum Einhalten der Verkehrsfehlergrenze für die Tatfahrzeuggeschwindigkeit. Ein einfaches Verhältnis zwischen den Abbildungsgrößen eines Anfangs- und Endbildes genügt dazu nicht.