Modulares ZBS - Weiterbildungsprogramm Industrielle Bildverarbeitung für die Automatisierung und Qualitätssicherung Modul 1

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1 Modul 1 Lichttechnik / Beleuchtungstechnik Licht- und strahlungstechnische Grundlagen (spektrale und integrale Strahlungsgrößen, lichttechnische Grundgrößen, lichttechnische Stoffkennzahlen und Wirkungsgrade, Lichtberechnung) Licht- und Strahlungsmessung (Lichtstrom, Beleuchtungsstärke, Leuchtdichte, Lichtstärke, Stoffkennzahlen, spektrale Strahlungsmessung) Lampen (Prinzipien der Lichterzeugung, Gasentladungs- und Festkörperstrahler, Lampenarten und Eigenschaften) Lichtmodellierung (Leuchten, Scheinwerfer, Lichtgeräte) Beleuchtungstechnik (Beleuchtungssysteme, Dimensionierung von Anlagen) PD Dr.-Ing. habil. K.-H. Franke A_u_W 1

2 Modul 2 Technische Optik / Optische Abbildung Grundlagen der optischen Abbildung (Reale und ideale optische Abbildung, paraxiales Gebiet, grafische Abbildungsregeln und Abbildungsformeln, Blenden und Strahlengang, Abbildungsfehler: Grundlagen und Systematik, Wellenoptische Effekte, physikalische Grenzauflösung Praktische Aspekte der optischen Abbildung (Brennweite, Abbildungsmaßstab und Vergrößerung im Vergleich, Relative Öffnung, Blendenzahl, Tiefenschärfe, Perspektive, Bewertung der Abbildungsgüte (Verzeichnung, MTF), Integration von Beleuchtungs- und Abbildungsoptik) Optische Elemente und Systeme (Einzellinsen, Achromate, Kameraobjektive (endozentrisch, telezentrisch), Planoptik (Reflexionsprismen, Strahlteiler, Farb- und Pol-Filter), Auswahl und Modifikation optischer Komponenten (Beispiele), Moderne Gerätelösungen (z. B. Autofokus, Videoprojektor)) Optikmodellierung ( lens design ), Bewertungsfunktion, Zweck und Ablauf der Optikmodellierung, Demonstration von Beispielen mit ZEMAX PD Dr.-Ing. habil. K.-H. Franke A_u_W 2

3 Modul 3 Systemtechnik der Bildverarbeitung Systemtheoretische Grundlagen Bildsensortechnik Eigenschaften unterschiedlicher Sensoren (Farbe, Schwarz-Weiß) C-MOS Sensoren Aspekte der Bildsensorauswahl Kameratechnik Baugruppen Schnittstellen Zeilen- und Matrix-Kameras Bilddatenübertragung Framegrabber andere Schnittstellen Bilddatenverarbeitung Intelligente Kameras Parallelverarbeitung Verarbeitung in Hardware Entwurf von BV-Systemen (von der Problemstellung zum System) x y PD Dr.-Ing. habil. K.-H. Franke A_u_W 3

4 Modul 4 Grundlagen der Bildverarbeitung und Mustererkennung Bildrepräsentationen, Bildtransformationen (Pyramiden, Fourier, Wavelets,... ) Geometrische Bildtransformationen, Resampling Statistik, homogene und inhomogene Punktoperationen Lineare / nichtlineare lokale Operationen, z.b. adaptive Filter, Diffusionsfilter Morphologische Operatoren gradient (L 2 -norm) Kantenverstärkung und Kantenextraktion Segmentierung und Merkmalextraktion Klassifikation und lernende Systeme Praktische Übungen mit dem VIP-Toolkit wafer inspection co-occurence Wide lateral filtering in frequency domain 4 H BB, x 4 H BB, 4 x 4 H BB, 2 x aliasing quality inspection system Laplacian of Gaussian Empfänger da E 1 g B /2 I e I Quelle 0 da e St Hough transformation PD Dr.-Ing. habil. K.-H. Franke A_u_W 4

5 Modul 5 Farbe, Farbräume, Farbmessung, printer Farbbildverarbeitung gammut Physiologische und psychologische Grundlagen der Farbwahrnehmung Spektralwertmetrik Farbräume und Farbtafeln Farbmessung, Farbkalibrierung, Colormanagement Besonderheiten der Farbbildverarbeitung multidimensionale Statistik und Punktoperationen auf Vektorfeldern lineare und nichtlineare lokale Operationen Vektorgradient und Approximationen Bildinhaltsanalyse (Custerung und Segmentierung auf multidimensionalen Daten) Praktische Übung mit dem Visual Image Processing Toolkit (VIP) der ZBS wafer inspection cluster in color space color sensor Quelle: MAZeT Firmenprospekt optimal color body food inspection u PD Dr.-Ing. habil. K.-H. Franke A_u_W 5 v CIE Lab diapositive film in x-ycolor table

6 Modul 6 Optische 3D- Datenerfassung und - verarbeitung Übersicht zu 3D-Messverfahren Übersicht über 3D-Scanner Aktives und passives Stereo mathematische Methoden, Constraints (epipolar etc.) strukturierte Beleuchtung Kalibrierung Disparitätsanalyse Aufgaben und Methoden der Verarbeitung von 3D-Punktwolken Messen im 3D-Bild Anwendungsbeispiele (Qualitätssicherung, Rapid- Prototyping) X-ray computer tomography 1600x1200 Pixel encoded light white light interferometry 3D calibration rendered point clouds Z K X w Y K Z w X K point clouds Y w 50 nm 2 Mio. Pixel PD Dr.-Ing. habil. K.-H. Franke A_u_W 6

7 Beispiel für praktische Übungen mit dem ZBS VIP-Toolkit: Verkehrsfluss-Steuerung PD Dr.-Ing. habil. K.-H. Franke A_u_W 7

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