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3D-Daten direkt von der Kamera

03. Juli 2020, 08:39 Uhr   |  Inka Krischke


Fortsetzung des Artikels von Teil 1 .

Onboard 3D-Verarbeitung

Die reduzierten  Leistungs- anforderungen an Netzwerk-Peripherie und IPC-Hardware vereinfachen den ­gesamten Aufbau  einer 3D-Applikation.
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Die reduzierten Leistungsanforderungen an Netzwerk-Peripherie und IPC-Hardware vereinfachen den ­gesamten Aufbau einer 3D-Applikation.

Durch ein in der Projektoreinheit der ‚Ensenso XR‘ integriertes SoC (System-on-Chip) führt die Kamera die 3D-Prozesse inklusive der Stereoanalyse selbst aus. Nach einer Korrektur der Linsenverzerrung werden die 2D-Ausgangsbilder durch eine virtuelle Drehung der Kameras in ein achs-paralleles Stereosystem überführt (Rektifikation), was alle nachfolgenden Analysen stark erleichtert. Die Matching-Algorithmen für stehende beziehungs-weise bewegte Szenen durchsuchen anschließend die aufgenommenen Bildpaare nach korrespondierenden Bildpunkten. Aufgrund der unterschied-lichen Perspektiven der Kameras ergeben sich für diese Bildpunkte unter-schiedliche horizontale Verschiebungen in der Bildebene, die als ‚Disparität‘ bezeichnet werden. Durch die geometrischen Beziehungen im parallelen Stereosystem stellt diese Disparität nach Anwendung von Strahlensätzen und dem Wissen über bekannte Systemparameter – zum Beispiel Brennweiten, Pixelgrößen und die Basislänge des Stereosystems – ein Maß für die Raum-tiefe eines 3D-Punktes in Millimeter dar. Diese zeit- und rechenintensiven Pixeloperationen werden parallelisiert durch ein unterstützendes FPGA in der Kamera ausgeführt.

Modelle der ‚XR36‘-Serie können in Verbindung mit der ‚FlexView2‘-Technologie (siehe nächste Seite) bis zu 16 schnell aufeinanderfolgende Bildaufnahmen für den 3D-Datensatz einer stehenden Szene verarbeiten, ohne dass es zu einem zusätzlichen Zeitverzug durch die Übertragung der Roh-daten zum Host-PC kommt. Mit der Verschiebung des Projektormusters durch ‚FlexView2‘ ergeben sich mit jedem Bildpaar andere 3D-Punkte, die zu einer hochauflösende 3D-Darstellung beitragen.
Zur Reduzierung der Datenrate überträgt die Kamera nur die ‚Disparity Map‘. Das 16-Bit-1-Kanalbild ist wesentlich kleiner als eine vollständige ‚Punkte-wolke‘, die mit Farb-Overlay als 32-Bit RGB-Bild zu Buche schlägt. Die einfache Konvertierung lässt sich ohne viel Rechenlast am Industrie-PC vom ‚Ensenso SDK‘ durchführen.

Neue Selbstständigkeit

Heiko Seitz ist technischer Redakteur bei IDS Imaging Development Systems in Obersulm.
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Heiko Seitz ist technischer Redakteur bei IDS Imaging Development Systems in Obersulm.

Die höhere Selbstständigkeit der ‚Ensenso XR‘-Stereokamera im Vergleich zu anderen 3D-Kameras wird damit nicht nur bezüglich der Geschwindigkeit zu einem wichtigen Auswahlkriterium für 3D-Anwendungen. Die reduzierten Leistungsanforderungen an Netzwerk-Peripherie und IPC-Hardware verein-fachen den gesamten Aufbau einer 3D-Applikation und senken die Kosten speziell in Mehrkamerasystemen. Darüber hinaus ermöglicht eine zusätzliche WLAN-Schnittstelle neben der kabel-gebundenen Gigabit-Ethernet-Verbindung den temporären Zugriff auf Daten und Parameter bei Einrichtung und Wartung. Die Projektoreinheit verfügt über ein integriertes Frontlicht, das bei der Kalibrierung der Arbeitsumgebung unterstützt oder die Bildqualität der 2D-Kamerabilder verbessert, wenn das Umgebungslicht nicht ausreicht oder keine externe Beleuchtung verfügbar ist. Insgesamt eröffnet die integrierte Datenverarbeitung der ‚Ensenso XR‘-Serie der 3D-Kameratechnik interessante neue Anwendungsfelder.

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1. 3D-Daten direkt von der Kamera
2. Onboard 3D-Verarbeitung
3. Höhere 3D-Auflösung durch verschiebbare Musterprojektion

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