Usability of different illumination, imaging and computing methods for practical applications
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- Tobias Schenck
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1 Usability of different illumination, imaging and computing methods for practical applications Prof. Dr. Ch. Heckenkamp Hochschule Darmstadt SpectroNet Collaboration Forum 31. August Prof. Dr. Ch. Heckenkamp - Hochschule Darmstadt - Studiengang OBV 1
2 Prof. Dr. Ch. Heckenkamp - Hochschule Darmstadt - Studiengang OBV 2
3 Intro Beleuchtung ist wichtig hat sich etabliert. Gemeint ist damit meist die Geometrie der Beleuchtung im Hinblick auf den damit erzeugten Kontrast. Die Spektralverteilung der Beleuchtung ist wichtig ist grundsätzlich bekannt. Der Einfluss auf den Kontrast wird jedoch unterschätzt Prof. Dr. Ch. Heckenkamp - Hochschule Darmstadt - Studiengang OBV 3
4 Spektral Bildverarbeitung ist immer spektral. Viele Kenngrößen der Komponenten längs der Bildverarbeitungskette sind von der Lichtwellenlänge abhängig. Das gilt auch, wenn nur eine Graustufenkamera eingesetzt wird. Im Detail hängt es von der Prüfaufgabe ab, in welcher Weise spektrale Eigenschaften genutzt werden können, damit eine möglichst einfache und robuste Lösung entsteht Prof. Dr. Ch. Heckenkamp - Hochschule Darmstadt - Studiengang OBV 4
5 Übersicht Monochrome Imaging Color Imaging Spectral Imaging Computational Imaging Prof. Dr. Ch. Heckenkamp - Hochschule Darmstadt - Studiengang OBV 5
6 Graustufen-Bildaufnahme Roter und blauer Barcode, aufgenommen unter Glühlampenbeleuchtung. Links: RGB-Kamera Rechts: Monochrom-Kamera Der rote Barcode ist im IR nahezu weiß, der blaue nahezu schwarz. Die Monochrom- Kamera ist im Si-IR empfindlich, so dass der hohe IR-Anteil in der Beleuchtung für Rot einen erheblichen Kontrastverlust gegenüber dem VIS hervorruft Prof. Dr. Ch. Heckenkamp - Hochschule Darmstadt - Studiengang OBV 6
7 Graustufen-Bildaufnahme Spektralverteilung der Beleuchtung und spektrale Empfindlichkeit des Detektors spielen eine wichtige Rolle für den Kontrast. Hoher Kontrast im Graustufenbild entsteht, wenn das Objekt mit seiner Komplementärfarbe beleuchtet wird. Graustufen-Bildaufnahme ist spectral imaging Prof. Dr. Ch. Heckenkamp - Hochschule Darmstadt - Studiengang OBV 7
8 RGB-Bildaufnahme Erscheint wenig spektakulär, weil es an das menschliche visuelle System angelehnt ist. Farbbilder sind für die Segmentierung nützlich. Oft ist eine Umrechnung von RGB in andere Farbräume sinnvoll oder erforderlich. RGB-Bildaufnahme ist spectral imaging Prof. Dr. Ch. Heckenkamp - Hochschule Darmstadt - Studiengang OBV 8
9 Der Mensch sieht HSI Rot-Kanal: Heller Hintergrund Schlechte Segmentierung Prof. Dr. Ch. Heckenkamp - Hochschule Darmstadt - Studiengang OBV 9
10 Der Mensch sieht HSI Rot-Kanal: Heller Hintergrund Schlechte Segmentierung Prof. Dr. Ch. Heckenkamp - Hochschule Darmstadt - Studiengang OBV 10
11 Der Mensch sieht HSI S-Kanal: Dunkler Hintergrund Gute Segmentierung Prof. Dr. Ch. Heckenkamp - Hochschule Darmstadt - Studiengang OBV 11
12 Der Mensch sieht HSI S-Kanal: Dunkler Hintergrund Gute Segmentierung Prof. Dr. Ch. Heckenkamp - Hochschule Darmstadt - Studiengang OBV 12
13 Der Mensch sieht HSI S-Kanal: Dunkler Hintergrund Gute Segmentierung Einfaches Labeling Ch. Heckenkamp, INSPECT 1, 12 (2005) Prof. Dr. Ch. Heckenkamp - Hochschule Darmstadt - Studiengang OBV 13
14 Si-NIR-Imaging Unterschiedlicher Kontrast im VIS und im Si-NIR Prof. Dr. Ch. Heckenkamp - Hochschule Darmstadt - Studiengang OBV 14
15 Fluoreszenz-Codierung im Si-NIR Erkennung von unsichtbaren und anderen kontrastarmen Codes Modellprojekt der HessenAgentur Analyse der spektralen Verhältnisse Auswahl optischer Filter Auswahl der Beleuchtung Optimierung der optischen Auslegung Förderkennzeichen 67/03-01 Projektpartner: Pepperl+Fuchs Omnitron, Griesheim, Hochschule Darmstadt, Prof. Dr. Ch. Heckenkamp Prof. Dr. Ch. Heckenkamp - Hochschule Darmstadt - Studiengang OBV 15
16 Bildaufnahme im Si-NIR Sichtbare Remission wird unsichtbar Fluoreszenz wird sichtbar Es entstehen Kontraste, die im VIS nicht auftreten Si-NIR-Imaging ist spectral imaging Prof. Dr. Ch. Heckenkamp - Hochschule Darmstadt - Studiengang OBV 16
17 Spectral Imaging Ortsaufgelöst Vollständige Abtastung der spektralen Remission Qualitative und quantitative Klassifizierung Material-Kontrast, chemical imaging Prof. Dr. Ch. Heckenkamp - Hochschule Darmstadt - Studiengang OBV 17
18 Spectral Imaging Ziel: Industrielle Anwendungen in-line Spectral Imaging mit voller Orts- und Wellenlängenauflösung ist sehr aufwendig Prof. Dr. Ch. Heckenkamp - Hochschule Darmstadt - Studiengang OBV 18
19 Spectral Imaging in-line Realistische und effiziente Methoden: InGaAs-NIR-Imaging (900 nm bis 1700 nm) Neuartiger Kontrast Gezielte Abtastung an einigen (wenigen) Wellenlängen Qualitative und quantitative Klassifizierung Prof. Dr. Ch. Heckenkamp - Hochschule Darmstadt - Studiengang OBV 19
20 InGaAs-NIR-Imaging Blick durch opaque Materialien Prof. Dr. Ch. Heckenkamp - Hochschule Darmstadt - Studiengang OBV 20
21 InGaAs-NIR-Imaging Entfernung störender Kontraste Ch. Heckenkamp, INSPECT 2,14 (2006) Prof. Dr. Ch. Heckenkamp - Hochschule Darmstadt - Studiengang OBV 21
22 InGaAs-NIR-Imaging Konzentrationsbestimmung Ch. Heckenkamp, INSPECT 2,14 (2006) Prof. Dr. Ch. Heckenkamp - Hochschule Darmstadt - Studiengang OBV 22
23 InGaAs-NIR-Imaging Unterscheidung von Substanzen Prof. Dr. Ch. Heckenkamp - Hochschule Darmstadt - Studiengang OBV 23
24 Computational Imaging Kontrast durch Verrechnen von Bildern Prof. Dr. Ch. Heckenkamp - Hochschule Darmstadt - Studiengang OBV 24
25 Spektrale Bildverarbeitung Unsichtbares Sehen Topographischer Kontrast im Si-NIR LOEWE-Projekt Schneller Zeilensensor HessenAgentur-Projekt Nr. 362/13-01 Projektpartner: VITRONIC, Wiesbaden, Hochschule Darmstadt, Prof. Dr. Ch. Heckenkamp, Prof. Dr. R. Blendowske Prof. Dr. Ch. Heckenkamp - Hochschule Darmstadt - Studiengang OBV 25
26 InGaAs-NIR- Chemical Colour Imaging Prof. Dr. Ch. Heckenkamp - Hochschule Darmstadt - Studiengang OBV 26
27 Facit Bildverarbeitung ist immer spektral. Primär geht es um Kontrast. Beispiele: Graustufenbilder RGB-Bilder Si-NIR-Bilder InGaAs-Bilder Topographischer Kontrast im Si-NIR Chemical Colour Imaging Prof. Dr. Ch. Heckenkamp - Hochschule Darmstadt - Studiengang OBV 27
28 Optotechnik und Bildverarbeitung Prof. Dr. Ch. Heckenkamp - Hochschule Darmstadt - Studiengang OBV 28
29 Kontakt Prof. Dr. Ch. Heckenkamp Hochschule Darmstadt Studiengang Optotechnik und Bildverarbeitung (OBV) Prof. Dr. Ch. Heckenkamp - Hochschule Darmstadt - Studiengang OBV 29
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