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Weitere Kamerafunktionalitäten

Bildspeicher

Der interne Kamerabildspeicher gibt dem Anwender die Möglichkeit, die Übertragung eines Bildes oder einer Bildfolge zu verzögern. Damit kann sich das System an eine begrenzte Bus- oder Verarbeitungsbandbreite anpassen, oder die Bilderfassungskarte kann den Multiplexeingang wechseln. Einfache Kamera-Designs ohne Bildspeicher lesen die Ladungen auf dem Sensor verzögert aus, wobei die Bildqualität durch thermisches Rauschen beeinträchtigt wird.

Vorverarbeitung

Es kann von Vorteil sein, Bilder in der Kamera vorzuverarbeiten, beispielsweise um ein bereits korrigiertes Bild auszugeben oder die Datenmenge und damit die CPU-Last auf dem Host-PC zu verringern.

Diese Vorverarbeitungsschritte können vom Anwender in der Kamera konfiguriert werden. Einige grundlegende Vorverarbeitungsfunktionen wie z.B. Bayer-Farbkonvertierung, Grenzwertbildung oder Lauflängenkodierung stehen in Bildverarbeitungskameras als Basistechnologie zur Verfügung. Die Anpassung dieser Funktionalitäten an die individuelle Applikation muss vom Anwender selbst programmiert werden.

Typische Vorverarbeitungsfunktionalitäten sind:

  • Umwandlung von Bayer in RGB oder HSI
  • Korrektur von Sensorartefakten und Flat-Field-Korrektur
  • Programmierbare Lookup-Tabellen
  • Bildspiegelung
  • Online JPEG-Komprimierung

Intelligente Kameras sind mit Onboard-Prozessoren aus gestattet. Diese leistungsstarken Kamerasysteme eignen sich insbesondere für anspruchsvolle Bildverarbeitungsaufgaben, da sie ein PC-System überflüssig machen. Weitere Vorteile dieser Kameras sind die kompakte Größe und die flexiblen Programmiermöglichkeiten. Diese Kameras verwenden Embedded Betriebssysteme wie µClinux (eine Linux-Version) mit einem GNU-Compiler und stellen so eine flexible, kostengünstige und erweiterbare Softwareplattform zur Verfügung. Außerdem ermöglicht die FPGA-Technologie die Entwicklung von Bildverarbeitungsalgorithmen, die in der Hardware ausgeführt werden.

Dadurch können spezielle Algorithmen für vertikale Märkte und Anwendungen entwickelt werden, die autark auf dem Kamerasystem lauf fähig sind. Anwendungsgebiete für derartige Kameras sind unter anderem die Klassifizierung von Fahrzeugen z.B. nach Automarke, Modell oder Gebührenklasse oder auch spezielle Diagnoseanwendungen in der Medizintechnik. Am Markt erhältliche intelligente Kameras verfügen bereits über die genannten und weitere Vorverarbeitungsmöglichkeiten.

Auto Gain / Belichtung / Blende

In einigen Anwendungen, speziell im Außenbereich, muss eine Kamera unter den unterschiedlichsten Beleuchtungsbedingungen gute Bilder liefern. Die zu diesem Zweck häufig eingesetzten Auto Gain-Steuerungen verändern die auf das Bild angewendete Verstärkung, das Gain, um die Helligkeit entsprechend zu normalisieren.

Da Bildrauschen zusammen mit dem Nutzsignal verstärkt wird, ist diese Technik nur bei geringen Beleuchtungsschwankungen geeignet. Automatische Belichtungszeitsteuerungen verändern die Shutter-Geschwindigkeit mit dem Ziel, die Helligkeitsschwankungen im Bild auszugleichen. Nicht in allen Anwendungen, die eine kurze Belichtungszeit erfordern, um Bewegungsunschärfe zu vermeiden, ist die Auto Shutter-Funktion geeignet. Dann kann man auf Spezialoptiken mit Auto Iris-Funktion zurückgreifen.

Diese Optiken verwenden in der Regel ein analoges Ausgangs signal der Kamera oder ein DC-Direktantriebssignal, um die Blenden öffnung anzusteuern und die durchschnittliche Bildhelligkeit bzw. den Grauwertebereich der Kamera auf einen definierten Wert einzuregeln. Diese Methode bietet sich für die unterschiedlichsten Beleuchtungsszenarien an. Es ist dabei jedoch zu beachten, dass sich die

Schärfentiefe mit der Blendenöffnung verändert. Bei Verwendung mehrerer dieser Techniken in einer Anwendung können Probleme auftreten, da die Konzepte teilweise konträr arbeiten. Einige Kameras verfügen über intelligente Modi für die automatische Belichtung, bei denen Gain, Shutter oder Iris einstellbar sind.

In den letzten Jahren hat die Einführung der P-Iris-Optik mehr Flexibilität in industriellen Anwendungen ermöglicht. Durch Verwendung eines Steppermotors kann die Position der Iris exakt von der Kamera gesteuert werden. Im Gegensatz zu Gleichstrom oder Video-Iris, die ein gleichbleibendes Signalniveau benötigen, hält die P-Iris ihre Position so lange, bis sie upgedated wird. Dies ermöglicht eine Triggerung der Kamera, was bei Standard-Auto-Iris-Optiken nicht möglich ist. Zusätzlich hat die Kamera bzw. die Applikation mehr Kontrolle über die Iris, was den Einsatz in Außenanwendungen verbessert.

Sequenzbetrieb

Dieser Modus ermöglicht es, vordefinierte Benutzereinstellungen (z.B. ROI-Größe, verschiedene ROI-Positionen, Gain, Shutter usw.), die sich für Bildfolgen variieren lassen, in der Kamera zu speichern. Abfolgen können via Software ausgelöst werden, I/O-Signale oder Zyklusrunden nach jedem Trigger, oder um eine Abfolge nach einer Triggerung zu starten. Unterschiedliche Kameras unterstützen unterschiedlichste Features. Daher ist es wichtig, vorab zu überprüfen, ob die Kamera die benötigten Eigenschaften aufweist.


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