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Erweiterter Dynamikbereich

In wissenschaftlichen Anwendungen, wie beispielsweise in der Astronomie, in denen auch geringe Bildfrequenzen ausreichen, ist ein exzellenter Dynamikbereich der Kamera äußerst wichtig.

Für den Anwender ist dabei entscheidend, dass sowohl sehr dunkle als auch sehr helle Bereiche gut aufgelöst werden können und somit geringe Graustufenunterschiede sichtbar sind. Diese Kameras liefern oft einen tatsächlichen Dynamikbereich von 14 oder 16 Bit. Ein Beispiel aus der industriellen Bildverarbeitung ist die Betrachtung von sehr hellen Prozessen, bei denen sowohl die Details des Prozesses, als auch ein hoher Detailreichtum des Hintergrunds benötigt werden. Eine typische Bildverarbeitungskamera mit einem Dynamikbereich von 8 oder 10 Bit würde entweder nur die dunklen oder nur die hellen Bereiche mit den Details erkennen.

Durch spezielle Beschaltung oder Signalverarbeitung können Kameras einen erweiterten Dynamikbereich erfassen und ausgeben. Ein Beispiel hierfür ist die Multi Slope Exposure-Technik. Sie ermöglicht es, Pixel während der Belichtung zurückzusetzen in Abhängigkeit davon, ob ein bestimmter definierter Helligkeits-Level erreicht wurde.

Durch diese Technik werden helle Bildbereiche kürzer und dunkle Bildbereiche entsprechend länger belichtet. Das Ergebnis ist ein Bild, das Details sowohl in den hellen als auch in den dunklen Bereichen des Bildes auflöst. Die nachfolgende Auswertung in Software ist dann auf Grund des hohen Kontrasts zuverlässig möglich.

Weitere Technologien zur Erzeugung von HDR-Bildern:

  • 2-Chip Kameras: 2 Aufnahmen mit unterschiedlicher Belichtungszeit
  • Zwei-Zeilenkameras: die beiden Zeilen werden mit unterschiedlichen

Belichtungszeiten betrieben Die HDR Bilder werden entweder per Software im PC oder per Hardware-Verarbeitung (FPGA) im Nachhinein erzeugt. Die Bilder stellen den Effekt, den die Anwendung dieser Technik in einer realen Anwendung auslöst, entsprechend dar. Die gesamte Szene als auch der Glühdraht sind im Kamerabild mit hohem Kontrast sichtbar. Ohne die Multi Slope Exposure-Technik wäre entweder die Lampe überbelichtet oder die restliche Szene wäre sehr dunkel und es wären keine Details zu sehen.