Intelligente Kamera: Revolutionierung der visuellen Wahrnehmung mit Computer Vision

Von Fouad Sabry

Was ist eine Smart-Kamera?

Zusätzlich zur Möglichkeit, anwendungsspezifische Informationen aus den erfassten Bildern zu extrahieren, ist ein maschinelles Bildverarbeitungssystem, das als Smart bezeichnet wird Kamera (Sensor), intelligente Kamera (Sensor), (intelligenter) Vision-Sensor, intelligenter Vision-Sensor, intelligenter optischer Sensor, intelligenter optischer Sensor, intelligenter visueller Sensor oder intelligenter visueller Sensor ist auch in der Lage, Ereignisbeschreibungen zu generieren oder Entscheidungen zu treffen, die genutzt werden in einem intelligenten und automatisierten System. Es gibt viele verschiedene Arten von Bildverarbeitungssystemen. Eine Smart-Kamera ist ein eigenständiges und unabhängig betriebenes Bildverarbeitungssystem. Es ist im Gehäuse einer industriellen Videokamera untergebracht und verfügt über einen integrierten Bildsensor. Es besteht die Möglichkeit, das Bildverarbeitungssystem und den Bildsensor in einer einzigen Hardware zu integrieren, die als intelligenter Bildsensor oder Smart Image bezeichnet wird Sensor zusammen. Neben allen notwendigen Kommunikationsanschlüssen wie Ethernet verfügt es auch über industrietaugliche 24-V-I/O-Leitungen, die zur Anbindung an eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), Aktoren, Relais oder Pneumatikventile genutzt werden können. Diese Leitungen können entweder statisch oder beweglich sein. Sie müssen nicht unbedingt größer als eine Überwachungskamera oder eine Industriekamera sein. Im Bereich der maschinellen Bildverarbeitung bezieht sich der Begriff „Fähigkeit“ typischerweise auf einen Entwicklungsstand, der den Punkt erreicht hat, an dem die Fähigkeiten für den Einsatz in bestimmten Anwendungen bereit sind. Im Vergleich zu Bildverarbeitungssystemen, die auf Personalcomputern basieren, bietet diese Bauweise den Vorteil eines geringeren Volumens und häufig günstigerer Kosten. Dies geht jedoch zu Lasten einer relativ einfacheren oder gar nicht vorhandenen Benutzeroberfläche. Neben dem umfassenderen Begriff „intelligente Sensoren“ werden auch intelligente Kameras verwendet.

Wie Sie davon profitieren

(I ) Einblicke und Validierungen zu den folgenden Themen:

Kapitel 1: Intelligente Kamera

Kapitel 2: Computer Vision

Kapitel 3: Maschinelles Sehen

Kapitel 4: Videokamera

Kapitel 5: Cognex Corporation

Kapitel 6: Bildsensor

Kapitel 7: Kamera zur Verkehrsüberwachung

Kapitel 8: KI-Beschleuniger

Kapitel 9: Ereigniskamera

Kapitel 10: Intelligentes Transportsystem

(II) Beantwortung der häufigsten öffentlichen Fragen zu intelligenten Kameras .

(III) Beispiele aus der Praxis für den Einsatz von Smart-Kameras in vielen Bereichen.

Für wen dieses Buch gedacht ist

Profis, Studenten und Doktoranden, Enthusiasten, Hobbyisten und diejenigen, die über das Grundwissen oder die Informationen für jede Art von Smart-Kamera hinausgehen möchten.

• Sprache: Deutsch
• Herausgeber: Eine Milliarde Sachkundig [German]
• Erscheinungsdatum: 5. Mai 2024

Buchvorschau

Kapitel 1: Smart-Kamera

Ein Bildverarbeitungssystem, das zusätzlich zu einer Bilderfassungsschaltung in der Lage ist, anwendungsspezifische Informationen aus den aufgenommenen Bildern zu extrahieren sowie Ereignisbeschreibungen zu generieren oder Entscheidungen zu treffen, die in einem intelligenten und automatisierten System verwendet werden, wird als intelligente Kamera (Sensor), intelligente Kamera (Sensor), (intelligenter) Vision-Sensor, intelligenter Vision-Sensor, intelligenter Vision-Sensor, intelligenter Vision-Sensor,  Ein intelligenter optischer Sensor, ein intelligenter optischer Sensor, ein intelligenter visueller Sensor oder ein intelligenter visueller Sensor. Er ist stationär oder mobil einsetzbar und verfügt über alle wesentlichen Kommunikationsschnittstellen wie Ethernet sowie industrietaugliche 24V-I/O-Leitungen für den Anschluss an eine SPS, Aktoren, Relais oder Pneumatikventile. Darüber hinaus verfügt es über alle notwendigen Kommunikationsverbindungen. Es ist nicht notwendig, größer als eine Überwachungskamera oder eine Industriekamera zu sein. Eine Fähigkeit in der industriellen Bildverarbeitung wird oft als ein Entwicklungsstand definiert, auf dem sich die betreffenden Fähigkeiten an dem Punkt befinden, an dem sie bereit sind, für bestimmte Anwendungen eingesetzt zu werden. Im Vergleich zu PC-basierten Bildverarbeitungssystemen bietet dieses Design den Vorteil eines kompakteren Volumens. Oft werden auch günstigere Kosten erzielt, allerdings auf Kosten einer Benutzeroberfläche, die entweder deutlich einfacher oder gar nicht vorhanden ist. Der Begriff intelligente Sensoren wird manchmal verwendet, um sich auf intelligente Kameras zu beziehen, was allgemeiner ist.

1975 war das Jahr, in dem der Begriff Smart Camera zum ersten Mal auftauchte. Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass sie als eine Form der intelligenten On-Board-Bearbeitung und -Reduktion von Daten verwendet werden können.

Seit Mitte der 1980er Jahre haben Unternehmen damit begonnen, intelligente Kameras zu kommerzialisieren. Im 21. Jahrhundert haben sie aufgrund des technologischen Fortschritts eine breite Verbreitung erreicht, die eine Reduzierung ihrer Größe bei gleichzeitiger Erhöhung ihrer Rechenleistung auf mehrere tausend MIPS ermöglicht hat (Geräte mit 1-GHz-Prozessoren und bis zu 8000 MIPS sind ab Ende 2006 erhältlich).

Der Bereich der Photonik und der künstlichen Intelligenz profitieren gegenseitig voneinander. Es ist eine Weiterentwicklung der Technologie, die Exmor bereits entwickelt hat.

Im Folgenden finden Sie eine Liste der Komponenten, die häufig in Smart-Kameras enthalten sind. Ihre Aufnahme ist jedoch nicht in jedem Modell erforderlich:

Bildsensor (Matrix oder linear, CCD- oder CMOS)

Bilddigitalisierungsschaltung

Bildspeicher

Prozessor (oft ein DSP oder ein entsprechend leistungsstarker Prozessor)

Programm- und Datenspeicher (RAM, nichtflüchtiger FLASH)

Die Schnittstelle für die Kommunikation (RS232, Ethernet)

I/O-Leitungen (oft opto-isoliert)

Objektivhalter oder eingebautes Objektiv (in der Regel C-, CS- oder M-Mount)

Vorrichtung für eingebaute Beleuchtung (i.d.R. LED)

Echtzeitbetriebssystem, das speziell für diesen Zweck entwickelt wurde (z. B. VCRT)

Optionaler Videoausgang (z.B. VGA oder SVGA)

Energiebereitstellung durch z.B. Energy Harvesting

Da Smart-Kameras mit eigenen Prozessoren ausgestattet sind, eignen sie sich gut für den Einsatz in Situationen, in denen mehrere Kameras unabhängig voneinander und oft asynchron arbeiten müssen, sowie in Situationen, in denen eine verteilte Sicht erforderlich ist (mehrere Inspektions- oder Überwachungspunkte entlang einer Produktionslinie oder innerhalb einer Montagemaschine). Im Allgemeinen können intelligente Kameras für die gleichen Arten von Anwendungen verwendet werden, die kompliziertere Bildverarbeitungssysteme erfordern. Darüber hinaus können sie in bestimmten Anwendungen eingesetzt werden, bei denen die Verwendung sperrigerer Geräte und PCs aufgrund von Volumen-, Kosten- oder Zuverlässigkeitsbeschränkungen verboten ist.

Im Folgenden sind einige häufige Anwendungsbereiche aufgeführt:

Automatisierte Prüfung zum Zwecke der Qualitätskontrolle (Erkennung von Mängeln, Fehlern, fehlenden Teilen...)

berührungslose Messungen.

Vereinzelung von Bauteilen und Beschriftung von Teilen.

Lesen von Codes und Überprüfung auf Richtigkeit (Barcode, Data Matrix, alphanumerisch etc.)

Bahninspektion ist der Prozess der Inspektion von ständig fließenden Materialien wie Coils, Rohren, Drähten und extrudiertem Kunststoff mit dem Ziel, Fehler zu finden und ihre Abmessungen zu messen.

zum Zwecke der Roboterführung und automatisierten Kommissionierung, der Erfassung von Position und Drehung von Bauteilen

unbeaufsichtigte Überwachung (Erkennung von Eindringlingen, Brand- oder Raucherkennung)

Identifizierung der biometrischen Daten des Benutzers und Zugangsbeschränkung (Gesichts-, Fingerabdruck-, Iriserkennung)

Netzwerke von Vision-Sensoren und intelligentem Staub

Roboterführung

Die überwiegende Mehrheit der Bildverarbeitungsanwendungen

Entwickler haben die Möglichkeit, entweder Smart-Kameras zu kaufen und eigene Programme für einzigartige, maßgeschneiderte Anwendungen zu schreiben oder fertige Anwendungssoftware vom Hersteller der Kamera oder von einem Drittanbieter zu erwerben. Beide Optionen stehen Entwicklern zur Verfügung. Benutzerdefinierte Programme können durch die Verwendung von Programmierung in einer Vielzahl von Sprachen (typischerweise C oder C++) oder durch die Verwendung intuitiverer, wenn auch etwas weniger flexibler, visueller Entwicklungswerkzeuge entwickelt werden. Diese Werkzeuge ermöglichen es, vorhandene Funktionalitäten (oft als Werkzeuge oder Blöcke bezeichnet) in einer Liste (einer Sequenz oder einem zweidimensionalen Flussdiagramm) zu verbinden, die den gewünschten Ablauf von Operationen beschreibt, ohne dass Programmcode geschrieben werden muss. Der Hauptvorteil der Verwendung einer visuellen Methode im Gegensatz zur Programmierung besteht darin, dass der Entwicklungsprozess schneller und bis zu einem gewissen Grad einfacher ist und auch Benutzern offen steht, die keine Programmierer sind. Es stehen andere Entwicklungstools zur Verfügung, von denen einige eine sehr geringe Anzahl von Funktionen, aber insgesamt ein relativ hohes Maß an Funktionalität aufweisen und deren Installation und Bereitstellung nur sehr wenig Arbeit erfordert.

{Ende Kapitel 1}

Kapitel 2: Maschinelles Sehen

Die Untersuchung, wie Computer aus