Was ist Bildverarbeitung?

Autoren: Kyle Firestone

Dies ist die Einführung für den Leitfaden zur Bildverarbeitung.

Über mehrere Jahrzehnte haben Fortschritte in der Bildverarbeitungstechnologie Verbesserungen sowohl für die Industrie als auch für den Endverbrauchermarkt gebracht und das Wachstum in vielen Bereichen wie Fertigungsautomatisierung, autonome Systeme, Logistik- und Lieferkettenmanagement, Life-Sciences und Partikelanalyse, Elektronik- und Halbleiterinspektion, Luftfahrt, sowie Messtechnik und 3D-Messungen beschleunigt.

Die Fortschritte sehen wir jeden Tag in Form von hochqualitativen Endverbraucherprodukten wie Smartphones, 4K-Fernseher und Computer, die durch die verbesserte Zuverlässigkeit und Wiederholbarkeit, die Bildverarbeitungssysteme in der Fertigung ermöglicht haben, viel einfacher herzustellen sind.

Die Vorteile dieser Fortschritte werden auch beim Kauf an den Endverbraucher weitergegeben in Form von extrem reduzierten Lieferzeiten, die durch eine Vereinfachung und Optimierung von logistischen Prozessen in Lagern möglich sind.

Die Fortschritte haben außerdem eine Fertigung mit hohem Durchsatz von lebensrettenden Medikamenten und die Produktion von neuen, komplexen medizinischen Geräten ermöglicht, was zu einer reduzierten Genesungszeit der Patienten und einem längeren und gesünderen Leben führt.

Die grundlegenden Komponenten eines Bildverarbeitungssystems sind Beleuchtung, ein Objektiv und eine Kamera. Die Beleuchtung wird eingesetzt, um das Objekt zu beleuchten und interessante Merkmale hervorzuheben. Sie hilft dem Bildverarbeitungssystem das Objekt richtig zu „sehen“. Das Objektiv bildet die Objektinformation auf dem Kamerasensor ab. Auch wenn für die komplette Bildverarbeitungsanwendung evtl. noch Software und Bewegungskontrolle notwendig sind, so ist die richtige Auswahl dieser drei fundamentalen Komponenten für ein erfolgreiches Bildverarbeitungssystem besonders essentiell.

Es ist wichtig zu verstehen, wie Entscheidungen und Abstriche die finale Qualität des Bildverarbeitungssystems und der Endanwendung beeinflussen. Sollte eine monochrome Kamera oder eine Farbkamera eingesetzt werden? Was ist die optimale Beleuchtung? Wird die Kamera mit einem Objektiv geliefert? Welches Objektiv funktioniert für meine Anwendung am besten? Egal, ob Ihre Anwendung im Bereich der Fertigungsautomatisierung, der autonomen Systeme, der Life-Sciences oder in einem anderen Bereich realisiert werden soll, das Verständnis der drei grundlegenden Komponenten vereinfacht die Entwicklung und Realisierung von anspruchsvollsten Bildverarbeitungssystemen.

Fertigungsautomatisierung

Einsatz von Controllern, Algorithmen, Sensoren zur Automatisierung von Aufgaben und Reduzierung von menschlicher Aufsicht. Übliche Anwendungen sind Sortierung, Inspektion und Defektermittlung. Wird über industrielle Bildverarbeitung gesprochen, denken viele zuerst an die Fertigungsautomatisierung.

Autonome Systeme

Autonom bedeutet selbststeuernd. Übliche autonome Systeme beinhalten selbstfahrende Fahrzeuge, Landwirtschaftsroboter und Lieferroboter. Bildverarbeitungssysteme sind für die Zukunft von autonomen Systemen besonders wichtig.

Logistik- und Lieferkettenmanagement

In der Logistik werden häufig Roboter für automatisierte Lagerverwaltung eingesetzt. Roboter erkennen Texte oder scannen Barcodes, um Produkte schnell zu identifizieren und versandfertig zu machen.

Life-Science und Partikelanalyse

Biologie, Medizin, Physiologie und mehr. Neben Röntgenaufnahmen und MRT werden auch Mikroskopie und spezielle Markierungen eingesetzt, um Zellen zu betrachten, zu zählen, zu sortieren oder um andere zygomatische Methoden anzuwenden.

Elektronik- und Halbleiterinspektion

Auf Halbleiter können mehr Schaltkreise als jemals zuvor integriert werden und Flachbildschirme haben extrem hohe Auflösungen. Bei der Herstellung komplexer Geräte müssen Elektronik und Displays hinsichtlich Chipplatzierungen und Defekten bei hoher Auflösung kontrolliert werden.

Luftfahrt und Sicherheit

Unbemannte Luft-, Boden- und Wasserfahrzeuge, Starrflügler und Drehflügler und viele andere autonome Systeme werden für Überwachungen und Erkundungen und die generelle Lageerfassung eingesetzt.

Messtechnik und 3D-Messungen

Informationen über eine Probe wie Abmessung und Farbe werden mit wiederholbarer Genauigkeit und Zuverlässigkeit gemessen. Anwendungen, die eine genaue Messung erfordern, sind Time-of-Flight-Bildgebung, Scheimpflug-Scanning, 3D-Bildgebung und LiDAR-Bildgebung.

Moderne Diagnostik

Moderne Diagnostik ermöglicht lebensverändernde medizinische Wissenschaft und Geräte. Die medizinischen Geräte verbessern die Lebensqualität und erhöhen die Lebensdauer.

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