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Hi-Q: Innovative Bildaufbereitung

Kurzbeschreibung

Industrielle Bildverarbeitung für Beobachtungs-, Überwachungs- und Analyseaufgaben mittels High-Speed-Kameras.

Keywords

.Net (C#), DSP, TMS320C64x, Computer Vision

Ziele

Entwicklung eines neuen Bildaufbereitungsverfahren für Hochgeschwindigkeitskameras
effiziente Bayer-Mask Interpolation ohne Moiré-Effekt

Ausgangslage

Industrielle Bildverarbeitung kommt heute in sehr vielen Industriezweigen zum Einsatz. Auch in Bereichen, wo digitale Kameras nicht erwartet werden würden. Sie erfüllen inzwischen unerlässliche Beobachtungs-, Überwachungs- und Analyseaufgaben. Mit hochentwickelten High-Speed-Kameras ist es möglich bis zu fünfhundert Bilder pro Sekunde zu erzeugen. Damit lassen sich entscheidende Details von schnellen Abläufen erfassen, zum Beispiel jene einer vollautomatischen Produktionsstrasse. Die Auswertungen der Bilder können zu einer Prozessoptimierung oder zu einer Feinkalibrierung einer Anlage beitragen.

Projektergebnis

Zusammen mit AOS Technologies AG entwickelten wir ein neues, innovatives Bildaufbereitungsverfahren für Hochgeschwindigkeitskameras. Dieses Verfahren ermöglicht ohne nachgeschalteter Bildaufbereitung in einem PC die Erzeugung von klaren, qualitativ hochstehenden Bildern direkt in der High-Speed-Kamera. Die Bildaufbereitung umfasst unter anderem Fixed-Pattern-Noise-Removal, Helligkeits- und Kontrastanpassung und Weissabgleich.

Der wesentlichste Teil dieser Bildaufbereitung ist jedoch die Bayer-Mask Interpolation, bei der die roten, grünen und blauen Anteile eines RGB-Bildpunktes aus den örtlich separierten RGB-Anteilen der Bayer-Mask interpoliert werden. Dabei kann es vorkommen, dass für die roten und blauen Anteile unterschiedliche Interpolationsrichtungen verwendet werden, was vor allem in texturierten Bildbereichen zu optisch störenden Moiré-Effekten führen kann (deutlich im weissen Ärmel und den weissen Kabelsträngen des ersten Bildes ersichtlich). Eine Reduktion dieses Moiré-Effekts wird vor allem durch eine koordinierte Interpolationsrichtung für rot und blau erreicht, was jedoch mit einem erhöhten Rechenbedarf verbunden ist, da die Bestimmung der geeignetsten Interpolationsrichtung im Bereich von Texturen stark erschwert ist.

Die vom IMVS neu entwickelten Bayer-Mask Interpolationsalgorithmen sind einerseits sehr schnell und erfüllen anderseits die optischen Ansprüche nach einer starken Moiré-Reduktion (zweites Bild).

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