1. Industrielle Bildverarbeitung
Optische Verfahren und Systeme in der Industrie:
Ein Kurzüberblick
Referent: Lorenz Sauer
Industrielle Elektronik
HTLW16

2. Anwendungsgebiete
• Überwachung von Prozessen
• Qualitätssicherung (QA….Quality Assurance)
– QA: Ist der Überwachungsparameter noch adequat?
• Oberflächenkontrolle
• Positions- und Lagebestimmung
• Objektidentifikation, Klarschrift
• Sensorik für Roboter
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3. Beispiel
• Wickelmaschine (Quelle: HK Meßsysteme Gmbh)
– Position und Änderung (Δx) bilden
Steuergrössen für Vorschub
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4. Komponenten
Elektronische Bilder:
Wandlung von
Positionellen
Strahlungsintensitäten in
elektrische Signale
λ: Die Anwendung
bestimmt den
genutzten
Wellenlängenbereich
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5. Fallbeispiele
• Sicherheitstechnik:
– Überprüfung des Fingerabdruckes
– Überprüfung der Netzhaut
– Gesicht und Ausdruck
– Art der Bewegung
• Medizintechnik:
– Röntgen-Aufnahmen, Computertomographie,
Kernspin-Resonanz-Verfahren
– Erhaltung räumlicher Informationen
• Satelliten und Luftaufnahmen:
– Perspektivische, Witterungsbedingte Korrekturen
– Stereophotogrammetry
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6. Algorithmen
• Fundamentale Verfahren
– Schwellwert
– Gradient (Nabla Operator)
– Kantendedektion
– Differenzbild Analyse
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7. Schwellwert Bildung
• Punktorientiert
• Analyse des Histogrammes
– n Schwellwerte Sn festlegen
– Jedem Punkt wird ein passendes Schwellwertgebiet zugeordnet
• Nachträgliche Zuordnung von Pixeln zu Objekten
• Vorteil: schnelles, einfaches Verfahren
• Nachteil: Vernachlässigung räumlicher Zusammen-
hänge → Nachbearbeitung!
• Varianten:
– lokale Schwellwertverfahren:
lokale Histogramm /
Schwellwertbildung
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8. Gradient
• Kanten stellen eine Änderung der Intensität dar
• Die mathematisch Funktion dazu gleicht einer
ansteigenden Rampe.
• Sprungfunktion:  x 
• Bildfunktion: f ( x, y)  z
f f ... partielle diff . Operator
f ( x, y )  dx  dy
x y ...Nabla Operator
 f 
2  
 f   f 
2
 y 
f ( x, y )      
    f x, y   arctan  
 x  y f

 

 x 
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9. Kanten-Dedektion
• Prinzip: Extraktion und Zusammenfassung von
Kanten: Kontur → Erhält räumliche Zusammenhänge
• Punktorientierte Verfahren: Anwendung von Laplace-
oder Sobel- und nachfolgendem Schwellwert-operator
• Linienorientierte Verfahren: Verfolgung der
Konturlinie ausgehend von einem geeigneten
Startpunkt. Probleme: T- oder L-Kreuzungen
• Problem: Überbrückung kleiner Löcher in der Kontur
• Lösungsmöglichkeit: Konturpunkt-
verkettung
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10. Differenzbild Analyse
• Prinzip: Suchbild (z.b. Prüfendes Objekt) mit einem
Referenz(objekt)bild vergleichen → Abweichungen im
Differenzbild schliessen auf Fehler
• Vorteil: einfach und extrem schnell
• Nachteil: konstante Beleuchtungsverhältnisse und eine
exakt reproduzierbare Bildposition
• Implementierung: Pixel/Region durch XOR Operation
XR Truth Table
mit Referenzpixel/region verknüpfen A B Out
0 0 0
XOR 0 1 1
1 0 1
1 1 0
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11. Tests / Umsetzung
• Mathematica worksheets
• Bildverarbeitungsalgorithmen
– MatLab via speziellen „Toolboxes“
• Entwerfen von High Level Code:C++,...
– Konvertieren in ASM für DSP‘s
• Direkter Assembly-code
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12. • Danke für das Interesse!
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