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Bildverarbeitung Technologie

Was sind Bildverarbeitungssysteme?

Wie funktionieren Bildverarbeitungssysteme?

Die Bildverarbeitung setzt das durch eine CCD-Kamera aufgenommene Bild eines Messobjektes zunächst in ein Digitalsignal um und überträgt es an das Steuergerät. Die dort gespeicherte Software ermittelt die Messdaten wie Fläche, Länge, Anzahl und Winkel. Zum Schluss gibt das System anhand der vom Benutzer eingestellten Toleranzen die Beurteilung aus.

Ablaufplan der Bilderzeugung

Grundlagen der Bildverarbeitung

Durch Abtastung überträgt das System das von der CCD-Kamera aufgenommene Bild auf einen Monitor. Moderne Systeme wie das CV-3000 verwenden hierfür die VGA-Norm, so dass jeder handelsübliche Comuptermonitor das Bild anzeigen kann. Ältere System benutzen noch die sogenannte NTSC-Norm. Diese durchläuft das Bild zeilenweise, wobei die Abtastung in der oberen linken Schirmecke beginnt und dann nach unten fortschreitet. Das Auslesen dieser Abtastzeilen kann mit oder ohne Zeilensprung erfolgen.

Abtastung ohne Zeilensprung

Sequentielle Abtastung beginnend mit Abtastzeile 1 bis Abtastzeile 525 und dann wieder beginnend in Abtastzeile 1. Je nach Geschwindigkeit der Kamera 30-60 mal pro Sekunde, wie in Abbildung 1 dargestellt.

Abtastung mit Zeilensprung

Tastet die ungeraden Abtastzeilen (ungerades Halbbild) ab und danach die geraden Abtastzeilen (gerades Halbbild), wie in Abbildung 2 dargestellt. Die Bildfläche wird zwar 60 (120) mal pro Sekunde abgetastet, aber die Tatsache, dass jeweils nur die halbe Zeilenzahl gelesen wird, bedeutet, dass der gesamte Abtastbereich, also das vollständige Bild, mit einer Rate von 30 (60) Bildern pro Sekunde abgetastet wird.

Bildabtastung gemäß NTSC-Norm ohne Zeilensprung.

Bildausgabe einer CCD-Kamera

Wie rechts dargestellt speichert das Bildaufnahmeelement (CCD-Element) das Bild des Objektes Pixel für Pixel als elektrische Ladung. Diese ist proportional zur Helligkeit (Einfallende Lichtmenge).
Die Kamera liest diese Daten sequentiell vom Rand aus (scannen) und wandelt sie dann in ein Bildsignal um, dessen Pegel (Helligkeit) sich mit der Zeit ändert. Zusammen mit dem Bildsignal überträgt das System ein vertikal synchronisiertes Signal (das den Anfangspunkt für die Bildschirmdarstellung festlegt) und ein horizontal synchronisiertes Signal (das den Anfangspunkt der Abtastzeile angibt).
Diese Synchronisationssignale werden für den Bildaufbau benötigt.