Zeilenkameras
Lexikon der Bildverarbeitung: Zeilenkameras
Zeilenkameras erzeugen mit linearen Bildsensoren eindimensionale Bilder. Die Relativbewegung zwischen Kamera und Prüfobjekt generiert durch sukzessive Bildspeicherung in einem Ringpuffer zweidimensionale Bilder hoher Auflösung, die mit Standard-Software ausgewertet werden.
Bild: Chromasens GmbHDie Bildqualität von Zeilenkameras hängt stark von der Synchronisation des Bildaufnahmezeitpunkts und der Bewegung ab. Präzise Encoder fungieren hier als Bindeglied. Mit Silizium-Bildsensoren sind Zeilenkameras in der Lage, monochrome, Farb- (Ein- oder Multizeilen, 3-Chip), IR- oder auch Hyperspektralbilder hoher Dynamik (>100dB) zu erzeugen. ROIs können dabei genutzt werden. Einen großen Zuwachs an Lichtempfindlichkeit bietet die zeilenkameraspezifische Technologie der Time Delayed Integration (TDI). Bewegungssynchron werden die Bildinformationen schrittweise über dutzende, parallel nebeneinander angeordnetete Sensorzeilen verschoben und so die Integrationszeit summiert vergrößert. Die Pixelzahlen liegen zwischen 2k und 32k. Zeilenfrequenzen >150kHz und sehr kurze Belichtungszeiten sind so möglich. Trotz sehr kleiner Pixel (<2,5µm Kantenlänge) ergeben sich Zeilenlängen bis >80mm. Großformatige Objektive mit F-Mount-, M52- oder M72-Anschluss kommen zum Einsatz; für kurze Zeilen eignet sich auch der C-Mount-Anschluss. Den Bilddatentransfer von Kamera zum Verarbeitungsrechner realisieren verschiedene Schnittstellen: USB, GigE, Camera Link (HS) oder CoaXPress. Der höchste Datendurchsatz wird bei Nutzung von Framegrabbern mit Direct Memory Accesss (DMA) und mehreren parallel arbeitenden Taps erreicht. Smarte Zeilenkameras benötigen diese Schnittstellen nicht. Sie verarbeiten die Daten bereits direkt in der Kamera. Spezielle Kamerafunktionen können Bildinhalt und -qualität beeinflussen: De-Bayering, Einstellung von Datentiefe, Binning, Anzahl genutzter Taps, Betriebsmodi (freilaufend, getriggert). Look-up-Tabellen wirken auf Verzeichnung, Helligkeitsabfall, Shading- und Flat-Field-Korrektur. Individueller Gain und Offset kann für einzelne Pixel eingestellt werden. Kontinuierlicher zeilenweise aktualisierter Weißabgleich ermöglicht detaillierte Pixelkorrekturen. Der am häufigste begrenzende Faktor für den Einsatz von Zeilenkameras ist übrigens der Mangel an Licht.
Zeilenkameras erzeugen mit linearen Bildsensoren eindimensionale Bilder. Die Relativbewegung zwischen Kamera und Prüfobjekt generiert durch sukzessive Bildspeicherung in einem Ringpuffer zweidimensionale Bilder hoher Auflösung, die mit Standard-Software ausgewertet werden.
Bild: Chromasens GmbHDie Bildqualität von Zeilenkameras hängt stark von der Synchronisation des Bildaufnahmezeitpunkts und der Bewegung ab. Präzise Encoder fungieren hier als Bindeglied. Mit Silizium-Bildsensoren sind Zeilenkameras in der Lage, monochrome, Farb- (Ein- oder Multizeilen, 3-Chip), IR- oder auch Hyperspektralbilder hoher Dynamik (>100dB) zu erzeugen. ROIs können dabei genutzt werden. Einen großen Zuwachs an Lichtempfindlichkeit bietet die zeilenkameraspezifische Technologie der Time Delayed Integration (TDI). Bewegungssynchron werden die Bildinformationen schrittweise über dutzende, parallel nebeneinander angeordnetete Sensorzeilen verschoben und so die Integrationszeit summiert vergrößert. Die Pixelzahlen liegen zwischen 2k und 32k. Zeilenfrequenzen >150kHz und sehr kurze Belichtungszeiten sind so möglich. Trotz sehr kleiner Pixel (<2,5µm Kantenlänge) ergeben sich Zeilenlängen bis >80mm. Großformatige Objektive mit F-Mount-, M52- oder M72-Anschluss kommen zum Einsatz; für kurze Zeilen eignet sich auch der C-Mount-Anschluss. Den Bilddatentransfer von Kamera zum Verarbeitungsrechner realisieren verschiedene Schnittstellen: USB, GigE, Camera Link (HS) oder CoaXPress. Der höchste Datendurchsatz wird bei Nutzung von Framegrabbern mit Direct Memory Accesss (DMA) und mehreren parallel arbeitenden Taps erreicht. Smarte Zeilenkameras benötigen diese Schnittstellen nicht. Sie verarbeiten die Daten bereits direkt in der Kamera. Spezielle Kamerafunktionen können Bildinhalt und -qualität beeinflussen: De-Bayering, Einstellung von Datentiefe, Binning, Anzahl genutzter Taps, Betriebsmodi (freilaufend, getriggert). Look-up-Tabellen wirken auf Verzeichnung, Helligkeitsabfall, Shading- und Flat-Field-Korrektur. Individueller Gain und Offset kann für einzelne Pixel eingestellt werden. Kontinuierlicher zeilenweise aktualisierter Weißabgleich ermöglicht detaillierte Pixelkorrekturen. Der am häufigste begrenzende Faktor für den Einsatz von Zeilenkameras ist übrigens der Mangel an Licht.
Evotron GmbH & Co. KG
Dieser Artikel erschien in inVISION 1 (März) 2020 - 17.03.20.Für weitere Artikel besuchen Sie www.invision-news.de
