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Handy oder Industriekamera?
Warum eine Handykamera für Bildverarbeitungsanwendungen nicht ausreichend ist
Von der Qualitätskontrolle in der Industrie bis hin zur autonomen Navigation selbstfahrender Autos wird Bildverarbeitung in den unterschiedlichsten Anwendungen zur automatischen Analyse, Inspektion und Vermessung von Objekten eingesetzt.
Da gleichzeitig die Kameras in Mobiltelefonen immer besser werden, werden wir oft mit der Idee konfrontiert, Mobiltelefone auch für Inspektionsaufgaben zu verwenden. Wenn es jedoch um maschinelles Sehen geht, gibt es mehrere Gründe, warum ein Mobiltelefon für industrielle Anwendungen nicht ausreicht.
Klar, die Entwicklungen bei Handys sind rasant und es gibt jedes Jahr neue Telefone mit noch höher auflösenden Sensoren, aber bis diese Sensoren dann für den wesentlich kleineren Bildverarbeitungsmarkt verfügbar sind, vergehen oft Jahre. Auch dauert die Entwicklung einer Maschine zum Teil mehrere Jahre und bis eine Anlage marktreif ist, gibt es das eingesetzte Handy schon längst nicht mehr. Aber nicht nur die Verfügbarkeit ist ein Problem, eine Vielzahl anderer Faktoren sprechen gegen den Einsatz von Mobiltelefonen in der Bildverarbeitung.
Die richtige Beleuchtung ist für Bildverarbeitungs-Anwendungen unerlässlich da die Lichtmenge und Qualität der Beleuchtung die Genauigkeit der von Bildverarbeitungssystemen erzielten Ergebnisse massiv beeinflussen.
Wenn beispielsweise ein Objekt aufgrund ungeeigneter Beleuchtung zu dunkel oder zu hell erscheint, ist es meist nicht möglich, die Merkmale des Objekts genau zu erkennen oder seine Größe oder Position genau zu messen.
Die Bedeutung eines wiederholbaren, robusten Aufbaus
Ein reproduzierbarer, robuster Aufbau ist für Bildverarbeitungsanwendungen unerlässlich. Die Umgebung, in der das Bildverarbeitungssystem arbeitet, muss konsistent und zuverlässig sein, damit aussagekräftige Ergebnisse erzielt werden können.
Die Verwendung eines Mobiltelefons als Teil eines Bildverarbeitungssystems ist daher extrem schwierig, besonders wenn es darum geht, wiederholbare und belastbare Ergebnisse zu erzielen. Da Mobiltelefone empfindlich auf ihre Umgebung reagieren und leicht durch Veränderungen der Temperatur, der Luftfeuchtigkeit und anderer externer Faktoren beeinträchtigt werden können, ist eine robuste Einrichtung eines Prüfsystems eigentlich unmöglich. Außerdem können Mobiltelefone aufgrund ihrer Größe und ihres Gewichts leicht bewegt oder verschoben werden, was die Einrichtung eines wiederholbaren und robusten Prüfszenarios zusätzlich erschwert.
Auch die Tatsache, dass ein Mobiltelefon mit der „Hand“ direkt zum Fehler geführt wird und solange in verschiedene Richtungen gehalten wird, bis sich ein guter Kontrast des Fehlers ergibt, und dann ein Bild mit hoher Auflösung geschossen wird, auf dem der Fehler fast bildfüllend abgebildet wird, erzeugt zwar eine tolle Momentaufnahme, macht aber einem reproduzierbaren Aufbau unmöglich und ist selbst bei weniger schnellen Produktionsabläufen nicht anwendbar.
Aufnahmen bewegter Objekte
Handy-Kameras sind ausschließlich mit Rolling Shutter Sensoren ausgestattet. Wenn diese Sensoren nicht ganz speziell geblitzt werden, eignen sie sich jedoch generell nicht für Messaufgaben, bei denen sich Objekte schnell bewegen, da die Aufnahmezeitpunkte zwischen der ersten und letzten Zeile unterschiedlich sind. In der industriellen Bildverarbeitung werden hierfür Global Shutter Sensoren eingesetzt, welche in Handys nicht verfügbar sind.
Je nach Größe eines Objekts oder des Sichtfelds werden für Bildverarbeitungsanwendungen unterschiedliche Brennweiten und Objektive benötigt. Wenn Sie beispielsweise mit einem Objekt arbeiten, das große Abmessungen hat, benötigen Sie eine kürzere Brennweite, um es in seiner Gesamtheit zu erfassen. Wenn Sie hingegen mit einem kleinen Objekt arbeiten, benötigen Sie eine längere Brennweite und ein Makroobjektiv, um kleine Details an den zu prüfenden Teilen zu erkennen.
Da die meisten Mobiltelefone nur eine feste Brennweite haben, schränkt dies die Anwendungen sehr ein. Und selbst wenn es Ihnen gelingt, verschiedene Objektive an Ihrem Mobiltelefon anzubringen, gibt es keine Garantie dafür, dass sie richtig funktionieren, da sie möglicherweise nicht mit dem Kamerasensor des Mobiltelefons kompatibel sind.
Langzeitverfügbarkeit
Bildverarbeitungslösungen für den industriellen Einsatz müssen stabil sein und die verwendeten Komponenten sollen möglichst auch Jahre später noch problemlos ausgetauscht werden können. Die ist bei Handy-basierten Lösungen unmöglich, da ein Handy, das heute gekauft wird, eigentlich schon wieder veraltet ist.
Fazit
Das wohl wichtigste Unterscheidungskriterium ist die Tatsache, dass Industriekameras und Consumer-Kameras für komplett unterschiedliche Zwecke konzipiert sind und auch so eingesetzt werden sollten. Bei Handykameras ist es wichtig, dass die Bilder für das menschliche Auge perfekt aussehen und es wird viel Aufwand in die Nachbearbeitung gesteckt damit Kanten, Kontraste und Farben für den Betrachter möglichst realistisch aussehen. Bei Industriekameras dagegen erscheint das Bild für den Betrachter oft als „flau“, ist aber ideal für Vermessungen.