Grundlagen der Bildverarbeitung
Edmund Optics Inc.

Grundlagen der Bildverarbeitung

Autoren: Gregory Hollows, Nicholas James

Dies ist der Abschnitt 1.2 des Leitfadens zur Bildverarbeitung.

Zeichnung der grundlegenden Parameter eines Bildverarbeitungssystems
Abbildung 1: Zeichnung der grundlegenden Parameter eines Bildverarbeitungssystems

Die folgenden Begriffe veranschaulichen das grundlegende Konzept eines Bildverarbeitungssystems und werden auch in den weiteren Abschnitten dieses Leitfadens immer wieder verwendet.

  • Bildfeld (Field of View, FOV): Der sichtbare Bereich des betrachteten Objekts. Dies ist der Teil des Objekts, der den Kamerasensor ausfüllt. Für Berechnungen wird der Einfachheit halber häufig nur das horizontale Bildfeld (HFOV) oder das vertikale Bildfeld (VFOV) verwendet.
  • Arbeitsabstand (Working Distance, WD): Der Abstand von der ersten Oberfläche des Objektivs bis zum betrachteten Objekt.
  • Auflösung $ \bf{ \small{  \left( \xi_{\small{\text{Objektseite}}} \right) }} $ (Resolution): Die minimale Größe eines Objektdetails, das vom Bildverarbeitungssystem noch unterschieden werden kann, typischerweise spezifiziert als Raumfrequenz in der Einheit Linienpaare pro Millimeter $ \left[ \tfrac{\text{lp}}{\text{mm}} \right] $. Hier erfahren Sie mehr zum Thema Auflösung.
  • Tiefenschärfe (Depth of Field, DOF): Die maximale Objekttiefe, die im Fokus liegt und eine akzeptable Schärfe aufweist. Die Tiefenschärfe beschreibt außerdem die maximal mögliche Objektbewegung (vor und nach dem besten Fokus), ohne dass das Objekt unscharf wird. Dies sollte nicht mit der Abbildungstiefe verwechselt werden, die sich auf die Sensorpositionen bezieht, an denen ein fokussiertes Bild entsteht. Hier erfahren Sie mehr über Tiefenschärfe und Abbildungstiefe.
  • Sensorgröße (Sensor Size, H): Die Größe der aktiven Fläche eines Kamerasensors, typischerweise in horizontaler oder vertikaler Richtung spezifiziert. Dieser Parameter ist wichtig, um die passende Vergrößerung des Objektivs zu bestimmen, die für das gewünschte Bildfeld benötigt wird.
  • Pixelgröße (Pixel Size, s): Pixel sind gitterförmig auf dem Sensor angeordnet. Sie haben typischerweise eine quadratische Form und ihre Größe liegt im Mikrometerbereich (µm).
  • Vergrößerung (Magnification, m): Die Vergrößerung eines Objektivs wird häufig auch mit der Abkürzung PMAG bezeichnet (Primary Magnification). Sie ist das Verhältnis zwischen Sensorgröße und Bildfeld, siehe auch Gleichung 1.
(1)$$ m = \frac{H}{\text{FOV}} $$
(1)
$$ m = \frac{H}{\text{FOV}} $$
Zeichnung eines Objektivs mit Festbrennweite
Abbildung 2: Zeichnung eines Objektivs mit Festbrennweite
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