Ausgabe 06 | 2021

Stereo-Kamera für 3D-Vision

Stettbacher Signal Processing AG

Die Idee von 3D-Vision ist die Gewinnung von Distanzinformationen aus einer Szene. Dazu gibt es drei verbreitete Verfahren, von denen jedes seine Vorzüge und Schwächen aufweist.

Stettbacher Signal Processing AG (SSP) hat eine preiswerte und leistungsstarke Stereo-Kamera basierend auf ihrer O-3000 Kamera-Technologie entwickelt.
Stereo-Kameras funktionieren wie das menschliche Auge. Aus der Korrelation von zwei Bildern, die aus verschiedenen Perspektiven aufgenommen wurden, lässt sich die Distanzinformation gewinnen. Im Gegensatz zu den Verfahren mit Structured Light oder Time of Flight (ToF) ist Stereo-Vision ziemlich rechenintensiv. Glücklicherweise ist das aber für moderne und preiswerte Embedded CPUs kein Problem. Zudem hat die Technologie gegenüber den Alternativen wesentliche Vorteile: Im Gegensatz zu Structured Light ist für den Betrieb der Stereo-Kamera keine spezielle Beleuchtung notwendig und im Vergleich zu ToF liefern optische Kameras eine viel höhere Bildauflösung. Damit ist es möglich, grössere Szenen aufzunehmen und darin ein (möglicherweise bewegtes) Objekt zu suchen, während ToF-Kameras in der Regel a priori auf das gesuchte Objekt ausgerichtet sein müssen. SSP setzt für das Suchen eines Objekts im Bild je nach Aufgabenstellung entweder ein geometrisches Verfahren ein, oder Machine Learning mit Neuronalen Netzwerken. Beide Verfahren ergänzen sich optimal und sind äusserst mächtig, ins­besondere das Maschinelle Lernen.
Die Abbildung zeigt eine Stereo-Kamera von SSP. Auf Wunsch ist ein IP67/69K-Gehäuse erhältlich. Die äusseren beiden Kameras liefern monochrome Bilder. Sie werden für die Berechnung der Tiefeninformation verwendet. Je nach Geometrie des Setups erzielt man Messgenauigkeiten bis in den tiefen Promille- oder gar Sub-Promille-Bereich. Optional kann die Stereo-Kamera von SSP mit einer dritten Kamera ausgestattet sein. Diese ist im Zentrum montiert und liefert Farbbilder für eine allfällige Visualisierung der Szene. Alle Kameras verfügen über einen globalen Shutter und sind hardwaremässig synchronisiert.
SSPs Stereo-Kamera lässt sich verschieden einsetzen: Sie kann ein einzelnes Objekt im Bild suchen und im Raum vermessen, oder sie kann mehrere Objekte des selben Typs lokalisieren und jedes einzeln vermessen, und lässt sich auch die Tiefeninformation für das ganze Bild bestimmen. Insgesamt ist das Stereo-Vision-System eine preiswerte, äusserst flexible und sehr präzise Lösung für die Objekt-­Erkennung und Lokalisierung.

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