Bildverarbeitung im Einsatz -  Anwendungsbeispiele aus zahlreichen Branchen

BILDVERARBEITUNG IM EINSATZ

Kundenreferenzen & Anwendungsbeispiele aus zahlreichen Branchen

Eine Achterbahnfahrt für die Hochgeschwindigkeits-Bilderfassung

März 2015

Gemeinsam mit Picsolve, einem der führenden Anbieter von Bilderfassungstechnologie für die Freizeit- und Unterhaltungsindustrie, hat STEMMMER IMAGING in Großbritannien ein neues Hochgeschwindigkeits-Bildverarbeitungssystem entwickelt, das auch bei extrem schnellen Fahrgeschäften wie Achterbahnen noch gestochen scharfe Bilder liefert.

Für die Millionen von Menschen, die in Freizeitparks auf der ganzen Welt Fahrten mit haarsträubenden Achterbahnen und anderen Fahrgeschäften genießen, gehört ein Souvenirfoto vom aufregendsten Teil der Fahrt zum Erlebnis dazu. Mit den immer schneller und komplexer werdenden Fahrgeschäften steigen auch die technischen Herausforderungen bei der Erfassung gestochen scharfer Bilder. Bei der Entwicklung eines neuen Hochgeschwindigkeits-Bildverarbeitungssystems, das es mit diesen Herausforderungen aufnehmen kann, hat STEMMER IMAGING als Spezialist für Bildverarbeitungstechnologie eng mit dem führenden Anbieter von Bilderfassungstechnologie für die Freizeit- und Unterhaltungsindustrie Picsolve zusammengearbeitet.

Die Herausforderung

Für die Fotografie in Fahrgeschäften wird traditionell digitale Spiegelreflex-Kameratechnik (DLSR) eingesetzt, die mit mechanischen Kameraverschlüssen arbeitet. Obwohl das gut funktioniert, hat der Mechanismus eine begrenzte Lebensdauer (üblicherweise ca. 100.000 Belichtungen), nach der die Objektivbaugruppe ausgetauscht werden muss. Außerdem haben diese Kameras für die schnellsten Fahrgeschäfte unzureichende Bildraten.

Industrielle Bildverarbeitungskameras mit elektronischen Verschlüssen bieten hier eine attraktive Alternative. Zur Vermeidung von Bewegungsunschärfe bei schnellen Bewegungen sind kurze Belichtungszeiten erforderlich, so dass sich das Objekt während der Belichtung möglichst um nicht mehr als 1 Pixel auf dem Kamerasensor bewegt. Um sicherzustellen, dass die Kamera genau dann auslöst, wenn sich das Objekt an der richtigen Position befindet, muss der Kamerasensor präzise ausgelöst werden.

Um dies für jedes zu erfassende Bild zu ermöglichen müssen alle Faktoren, die vom Initialisieren eines Signals zur resultierenden Aktion im Sensor Verzögerungen verursachen können, sorgfältig geprüft und minimiert werden. Bei Fahrgeschäften haben mehrere Faktoren Einfluss auf die erforderliche Auslösung. Hierzu gehört, ob das der Wagen des Fahrgeschäfts beschleunigt oder bremst, wie viele zu erfassende Sitzreihen sich in jedem Wagen befinden, wie viele Wagen am Erfassungspunkt vorbeifahren sowie der Abstand zwischen den Wagen.

Die Lösung

STEMMER IMAGING wurde mit der Entwicklung und Lieferung der vollständigen Kamera- und Timing-Lösung beauftragt, die flexibel auf unterschiedliche Fahrgeschäfte anpassbar sein sollte, während Picsolve für die Beleuchtung und die Software verantwortlich war. Das System besteht aus einem Kamerakopf, der sich an einer geeigneten Position im Fahrgeschäft befindet, und einer Basiseinheit mit der Stromversorgung, der Steuerung des Auslöse-Timers, einem opto-entkoppelten Auslösereingang und einem Netzwerkschalter.

Die Basiseinheit stellt auch das Auslösesignal für die Stroboskop-Beleuchtungseinheit zur Verfügung. Der Kamerakopf verfügt über eine hochauflösende Farbkamera, ein Objektiv und eine Objektivsteuerung in einem IP67-Gehäuse mit integrierter Heizung und Scheibenwischer, was einen Betrieb bei jedem Wetter ermöglicht. Die eingesetzte Kamera verfügt über eine Auflösung von 5 Megapixeln und kann im Burst-Modus mit 29 Bildern pro Sekunde betrieben werden. Eine fernsteuerbare Fokussierung und Blende ist dabei von großer Wichtigkeit, da die Kameraköpfe an schwer zugänglichen Orten montiert werden und an wechselnde Lichtbedingungen angepasst werden müssen.

Die Aufnahme von Farbbildern ist nicht trivial und hängt wesentlich von der verwendeten Beleuchtungsmethode und der Kameratechnologie ab. In manchen Fällen ist eine zusätzliche Bildverarbeitung erforderlich, um das ausgegebene Bild der Farbqualität von DSLR-Kameras anzupassen. Während die verwendete Kamera bei der vorliegenden Kombination aus Tageslicht und einer Blitzbeleuchtung im Fahrgeschäft eine hervorragende Farbwidergabe ermöglicht, entstehen Dank der integrierten Farbkorrektur mittels Farberkennung und Farbkalibrierung auch in allen anderen Lichtsituationen farblich überzeugende Bilder.

Die Basiseinheit verfügt über einen Ethernet-fähigen Timing-Controller, der sehr flexible Auslösefunktionen zur Verfügung stellt und je nach Anforderung spontan neu konfiguriert werden kann. Weiterhin ermöglicht er die Programmierung von mehr als 25 Timing-Variationen in einem einzigen Fahrgeschäft. Die Software von Picsolve steuert die Auslösung der Timing-Einheit und ist speziell auf das jeweilige Fahrgeschäft programmiert, um immer die richtigen Auslösesignale zur Kamera zu schicken.

Schnelle Reaktion und zukunftssicheres Design

STEMMER IMAGING hat bereits die ersten Kameras und Basiseinheiten an Picsolve geliefert, die in Freizeitparks in ganz Europa zum Einsatz kommen werden. Von den ersten Besprechungen des Projektes bis zur Auslieferung von Prototyp-Einheiten vergingen nur zwei Monate und die finalen Einheiten folgten kurz darauf. Da die Kameras generell meist an schwer zugänglichen Orten montiert werden, ist der gesamte Kamerakopf für einen einfachen Austausch ausgelegt und kann zu Reparatur- und Wartungszwecken leicht entnommen und wieder montiert werden.

Zusätzlich bietet die Konstruktion ausreichend Flexibilität für potenzielle zukünftige Anforderungen. Die integrierte Farbkorrektur der Kamera wurde bereits erwähnt, darüber hinaus stellt sie jedoch noch weitere Eigenschaften zur Verfügung, die möglicherweise in der Zukunft benötigt werden. Sie enthält beispielsweise einen integrierten Speicher, so dass das System bei Fahrgeschäften mit extrem hohen erforderlichen Bildraten Bilder intern zwischenspeichern kann, bevor diese übertragen werden. Bei Beschränkungen der Datenrate im Netzwerk ist bei Bedarf zusätzlich eine JPEG-Komprimierung für die Übertragung zur Kasse verfügbar.

STEMMER IMAGING

Puchheim, Germany

STEMMER IMAGING ist seit 1987 in der industriellen Bildverarbeitung tätig und mittlerweile Europas größter Technologie-Anbieter in diesem Bereich. 1997 stellte STEMMER IMAGING mit Common Vision Blox (CVB) eine leistungsstarke Programmierbibliothek vor, die eine schnelle und zuverlässige Entwicklung und Implementierung von Bildverarbeitungslösungen ermöglicht und inzwischen weltweit über 40.000 mal in verschiedensten Branchen erfolgreich im Einsatz ist.