HDR-Industriekameras für kontrastreiche Szenen

Was ist High Dynamic Range (HDR) bei Industriekameras?
HDR mit IDS einfach nutzen statt selbst implementieren
Drei HDR-Modi für unterschiedliche Anforderungen
In diesen Anwendungen macht HDR den Unterschied
HDR mit IDS peak evaluieren und integrieren

Was ist High Dynamic Range (HDR) bei Industriekameras?

Der Dynamikumfang beschreibt den Helligkeitsbereich, den ein Bildsensor zwischen dem dunkelsten noch erkennbaren Signal und der hellsten noch erfassbaren Bildinformation abbilden kann. Übersteigt der Kontrast einer Szene diesen Bereich, gehen Informationen verloren: Helle Flächen erscheinen gesättigt, während Details in dunklen Bereichen im Bildrauschen verschwinden können.

HDR erweitert den auswertbaren Helligkeitsbereich. Je nach Technologie werden Bildinformationen mit unterschiedlichen Verstärkungsstufen oder Belichtungszeiten erfasst und zu einem Ergebnis mit höherem Dynamikumfang zusammengeführt.

Vorteile von HDR

1. Mehr Details erfassen: Strukturen in dunklen wie auch in hellen Bildbereichen können gleichzeitig erfasst und ausgewertet werden.
2. Höhere Robustheit: Robustere Bilddaten auch bei Reflexionen, Schatten und hellen Lichtquellen im Sichtfeld.
3. Verlässlichere Daten: Eine bessere Informationsbasis für Inspektion, Identifikation, Prozessüberwachung und automatisierte Entscheidungen.

HDR mit IDS einfach nutzen statt selbst implementieren

HDR ist mehr als eine Funktion des Bildsensors. Erst die Kombination aus geeigneter Kamera, geeigneter Datenerfassung, Bildzusammenführung und Ausgabe macht die erweiterten Bildinformationen praktisch nutzbar.

IDS unterstützt verschiedene HDR-Technologien über einen einheitlichen Softwareansatz. Mit IDS peak können Anwender HDR-fähige Kameras konfigurieren, Ausgangsdaten erfassen und HDR-Ergebnisse verarbeiten oder visualisieren. Das reduziert den Aufwand für kameramodellspezifische Eigenentwicklungen und erleichtert die Evaluation unterschiedlicher Lösungen.

IDS Vorteile

1. Mehrere HDR-Modi: Clear HDR, Quad HDR und Sequence HDR decken unterschiedliche Anforderungen an Bewegung, Auflösung und Dynamikumfang ab.
2. Durchgängige Unterstützung in IDS peak: Aufnahme, Zusammenführung und Tonemapping sind in das IDS peak SDK integriert. Anwender können auf einzelne HDR-Belichtungen sowie auf berechnete HDR- und LDR-Ergebnisse zugreifen.
3. Evaluation ohne eigene Programmierung: HDR-Ergebnisse lassen sich im IDS peak Cockpit testen und visualisieren. Source Code-Samples unterstützen anschließend die Integration in die eigene Anwendung.
4. Passende Bilddaten für unterschiedliche Workflows: Anwender können je nach Anwendung mit Ausgangsdaten, HDR-Daten oder einem für Standardanzeigen aufbereiteten Bild arbeiten.

Clear HDR

Mehr Dynamikumfang aus einer Belichtung

Clear HDR liest die Bildinformation eines Pixels über zwei Verstärkungsstufen aus. Dadurch können dunkle Bereiche empfindlich erfasst und helle Bereiche mit einer höheren Sättigungsreserve abgebildet werden. Die volle räumliche Sensorauflösung bleibt erhalten.

Quad HDR

Mehrere Belichtungsinformationen innerhalb eines Frames

Bei Quad HDR werden Pixelgruppen mit unterschiedlichen Belichtungszeiten genutzt, beispielsweise im Sony IMX900. Daraus werden mehrere Helligkeitsinformationen innerhalb eines Frames gewonnen. In Verbindung mit dem Global Shutter-Sensor eignet sich das Verfahren insbesondere für dynamische Szenen.

Sequence HDR

Flexible Belichtungsreihen für maximale Bildinformation

Bei Sequence HDR erfasst die Industriekamera mehrere Bilder mit unterschiedlichen Belichtungszeiten und kombiniert diese zu einem HDR-Ergebnis. Anzahl und Abstufung der Aufnahmen lassen sich an den erforderlichen Dynamikumfang und die gewünschte Bildqualität anpassen. Dieser Modus ist nahezu für alle IDS-Industriekameras verfügbar.

Qualitätssicherung reflektierender Bauteile

Metallflächen, elektronische Komponenten, Lötstellen, glänzende Gehäuse oder lackierte Karosserieteile können gleichzeitig starke Reflexionen und dunkle Strukturen aufweisen. HDR hilft, mehr dieser Informationen in einer Aufnahme oder Aufnahmesequenz nutzbar zu machen.

Logistik, OCR und Code-Lesen

Glänzende Etiketten, Folien, wechselnde Paketmaterialien und unterschiedliche Ausrichtungen können lokale Reflexionen verursachen. HDR-Industriekameras können dazu beitragen, Barcode-, Data-Matrix- und Textinformationen unter variierenden Kontrastbedingungen verfügbar zu halten.

Medizintechnik und Mikroskopie

Reflektierende Materialien und transparente Strukturen können innerhalb eines Bildes sehr unterschiedliche Intensitäten erzeugen. Bei weitgehend statischen Proben kann Sequence HDR besonders interessant sein, wenn Auflösung und ein großer erfassbarer Helligkeitsbereich im Vordergrund stehen.

Schweißen und Prozessbeobachtung

Lichtbogen, Glut, Funken und dunkle Werkstückbereiche erzeugen extreme Helligkeitsunterschiede. Eine bewegungstolerante HDR-Methode kann mehr verwertbare Bildinformationen für Prozessbeobachtung oder nachgelagerte Analyse bereitstellen.

Robotik und Automation

Wechselnde Positionen, unterschiedliche Oberflächen und nicht vollständig kontrollierbare Beleuchtung können die Bildaufnahme erschweren. HDR-Industriekameras erweitern den Spielraum für robuste Bilddaten bei Erkennung, Positionierung und Handhabung.

Verkehr und Outdoor-Anwendungen

Tageslicht, Schatten, Scheinwerfer, Tunnel oder wechselnde Wetterbedingungen können innerhalb einer Szene große Helligkeitsunterschiede erzeugen. HDR ist hier insbesondere für Umfelderfassung und Kennzeichenerkennung relevant.

HDR mit IDS peak evaluieren und integrieren

Die IDS peak Software unterstützt den vollständigen Workflow von der HDR-Aufnahme bis zur weiteren Verarbeitung. Im IDS peak Cockpit können Sie HDR-Funktionen und Ergebnisse zunächst ohne eigene Anwendung evaluieren. Für die Integration stehen API-Funktionen, Dokumentation und Programmierbeispiele zur Verfügung.