Gestochen scharfe Ergebnisse
Erweiterte Tiefenschärfe in Echtzeit dank FPGA
Silicon Software hat mit Optotune ein schnelles Extended Depth of Focus (EDoF) mittels fokusvariabler Linse realisiert. Aus einer jeweiligen Bildsequenz von ca. 20 Einzelaufnahmen mit unterschiedlicher Brennweite wird ein scharfes Ergebnisbild mit erweitertem Fokusbereich in Echtzeit errechnet. Im Mittelpunkt des FPGA-basierten Bildverarbeitungssystems steht neben der Linse ein mit einer EDoF-Anwendung ausgestatteter programmierbarer Framegrabber mit CoaXPress-Schnittstelle.
Bild: Silicon Software GmbHKern des Bildverarbeitungssystems ist die elektronische fokusvariable Linse EL-10-30-Ci von Optotune, die der Kamera vorgeschraubt wird und unterschiedliche Brennweiten schrittweise durchläuft, indem die Form der Flüssiglinse elektrisch verändert wird.
Bild: Silicon Software GmbH
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Bild: Silicon Software GmbHScharfes EDoF-Bild berechnet
Die auf dem FPGA des Framegrabbers laufende EDoF-Anwendung steuert die Aufnahme von Bildsequenzen bestehend aus jeweils 20 Einzelaufnahmen zwischen eins bis vier Dioptrien mit einer Bildfrequenz von 400fps. Die 20 Aufnahmen unterschiedlicher Größe werden mit minimaler Latenz zunächst einzeln entlang der x- und y-Achse durch bilineare Interpolation geometrisch korrigiert. Darauf kalkuliert die Anwendung den lokalen Kontrast für jeden Pixel eines Bildes mittels eines Hochpass-Filters. Sie berechnet die Stelle mit dem höchsten lokalen Kontrast aus der Bildsequenz über eine Schleife. Das Ergebnis ist die Ebene mit dem höchsten Kontrast und damit der vermutlich schärfsten Abbildung. Aus allen scharfen Bildstellen gibt das Bildverarbeitungssystem am Ende zwei Ergebnisbilder aus: ein Indize-/Tiefenbild (Depth map/Höhenkarte) mit dem Index des jeweiligen Bildes mit dem höchsten lokalen Kontrast und das vollständig scharfe Bild. "Das EDoF-System mit integrierter fokusvariabler Linse verarbeitet selbst noch Bildstapel aus 50 Einzelaufnahmen mit deterministischen Latenzen und hoher Geschwindigkeit. Die auf dem FPGA laufende Anwendung steuert den Lens Controller, die Kamera sowie den gesamten Bildverarbeitungsprozess von der Aufnahme über die Verarbeitung bis hin zur Bildausgabe", so Dr. Klaus-Henning Noffz, Geschäftsführer von Silicon Software.
Das Highspeed-Bildverarbeitungssystem mit fokusvariabler Linse eignet sich besonders gut für Inspektionssysteme mit hohem Datendurchsatz, da der Framegrabber die Berechnung in kurzer Zeit während der Bildaufnahme durchführt. Präferierte Anwendungen sind PCB-, Halbleiter- oder allgemeine Elektronikinspektion, bei denen die Form des zu inspizierenden Objekts berechnet und rekonstruiert werden muss, z.B. für die Überprüfung von Lötstellen auf Leiterplatten-Komponenten. Weitere Anwendungen liegen in der Inspektion von tiefen Objekten oder Flüssigkeiten zum Beispiel in der Flaschenproduktion und Pharmazie, in denen Fremdpartikel 100-prozentig erkannt werden müssen.
Silicon Software hat mit Optotune ein schnelles Extended Depth of Focus (EDoF) mittels fokusvariabler Linse realisiert. Aus einer jeweiligen Bildsequenz von ca. 20 Einzelaufnahmen mit unterschiedlicher Brennweite wird ein scharfes Ergebnisbild mit erweitertem Fokusbereich in Echtzeit errechnet. Im Mittelpunkt des FPGA-basierten Bildverarbeitungssystems steht neben der Linse ein mit einer EDoF-Anwendung ausgestatteter programmierbarer Framegrabber mit CoaXPress-Schnittstelle.
Bild: Silicon Software GmbHKern des Bildverarbeitungssystems ist die elektronische fokusvariable Linse EL-10-30-Ci von Optotune, die der Kamera vorgeschraubt wird und unterschiedliche Brennweiten schrittweise durchläuft, indem die Form der Flüssiglinse elektrisch verändert wird.Bild: Silicon Software GmbHBild: Silicon Software GmbH
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Dieser Artikel erschien in inVISION 1 2018 - 06.03.18.Für weitere Artikel besuchen Sie www.invision-news.de
