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Kameraeigenschaften und -funktionalitäten

Kamerahersteller integrieren in ihre Produkte eine Vielzahl unterschiedlicher Funktionalitäten, um den wachsenden Anforderungen der Industrie gerecht zu werden. Einige dieser Merkmale und Funktionalitäten werden im folgenden Abschnitt vorgestellt.

Wiedergabetreue

Objektive Maßzahlen für die Wiedergabetreue würden Faktoren wie das statistische Rauschen, die Genauigkeit der Farbwiedergabe und den MTF-Wert des gesamten optischen Systems mit in Betracht ziehen. In einer Bildverarbeitungsanwendung sollten die genannten Faktoren bei der Komponentenauswahl maßgeblich sein. Es gilt jedoch zu berücksichtigen, dass die menschliche Wahrnehmung subjektiv ist. So kann ein Applikationsingenieur ein bezüglich der Wiedergabetreue optimiertes erfasstes Kamerabild als schlechter empfinden als ein nicht optimiertes Kamerabild.

Belichtungszeit

Dies ist die Zeitdauer, während der die Photonen auf den Sensor auftreffen und durch die Nutzung des photoelektrischen Effektes Ladungen erzeugt werden. Je länger die Belichtungszeit, desto mehr Ladungen werden erzeugt, allerdings ist die Konsequenz, dass auch der Rauschanteil des Signals ansteigt.

Bei Standardbildverarbeitungskameras wird meist die maximale Belichtungszeit angegeben, um zu verhindern, dass der Rauschanteil das Bildsignal dominiert. Für die Erfassung von sich schnell verändernden Szenen sind kurze Belichtungszeiten unabdingbar, um die Bewegungsunschärfe zu unterdrücken. Typischerweise wird die Belichtungszeit so kurz eingestellt, dass sich das Objekt um weniger als ein Pixel bewegt.

Ist zum Beispiel die aufzunehmende Fläche (100 x 100) mm² groß und die Geschwindigkeit des Objekts 100 mm/s, folgt für eine Kamera mit 1000 x 1000 Pixel Auflösung, dass sich das Objekt in einer Sekunde um 1000 Pixel bewegt. Aus dieser Überlegung folgt direkt, dass die Belichtungszeit kleiner einer tausendstel Sekunde sein muss, um Bewegungsunschärfe zu vermeiden. Eine längere Belichtungszeit führt aufgrund der schnellen Bewegung zu einem unscharfen Bild, das nur mit erheblichem Aufwand auswertbar ist.

Bildrate

Ein komplettes Bild einer Flächenkamera oder ein Bild, das aus den Zeilen einer Zeilenkamera zusammengesetzt ist, bezeichnet man als Vollbild (frame). Die Anzahl der Bilder, die innerhalb einer bestimmten Zeit von einer Kamera ausgegeben werden, wird als Bildrate bezeichnet und üblicherweise in Bildern pro Sekunde (B/s) bzw. frames per second (fps) angegeben. Um die für eine Applikation erforderliche Bildrate zu berechnen, muss die Frequenz berücksichtigt werden, mit der sich das aufzunehmende Objekt verändert.

Beispiel: Auf einer Produktionsstraße bewegen sich Objekte mit einer Taktzeit von 20 Teilen pro Sekunde. Dementsprechend müssen 20 einzelne Bilder pro Sekunde aufgenommen werden.


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