Kennen Sie Verzerrung in der Maschinenvision?

Haben Sie jemals ein verzerrtes Bild gesehen? Ein Objekt, das geradlinig sein sollte, wird gebogen, sogar die Kanten sind gekrümmt. Dies wird tatsächlich durch die Linsenverzerrung verursacht, die dazu führt, dass das Bild des Objekts verzerrt wird, jedoch hat sie keinen Einfluss auf die Schärfe.

Es gibt zwei Hauptarten von optischer Verzerrung in maschinellen Sehsystemen: radiale Verzerrung und tangentialverzerrung. Das Verständnis ihrer Ursachen, Effekte und Korrekturmethoden ist entscheidend für zuverlässige visuelle Prüfergebnisse.

1. Radiale Verzerrung und tangentialverzerrung

Dazu gehört die durch Fehljustierungen beim Zusammenbau entstehende Verzerrung, die dadurch verursacht wird, dass das Objektiv nicht parallel zur Bildfläche ist. Diese wird als tangenzielle Verzerrung bezeichnet und führt dazu, dass das Zentrum und der Rand des Bildes verzerrt werden, wodurch horizontale oder vertikale Linien im Bild gekrümmt werden. Die radiale Verzerrung wird durch die Form und den Aufbau des Objektivs verursacht. Je näher man am Rand des Objektivs ist, desto stärker wird die Verzerrung. Im Allgemeinen wird die konvexe radiale Verzerrung als Fassformverzerrung und die konkave als Kissenformverzerrung bezeichnet.

2. Die Notwendigkeit der Verzerrungskorrektur

In präzisionsabhängigen Anwendungen wie der industriellen Messtechnik oder dem automatisierten Qualitätskontrollprozess können unkorrigierte Verzerrungen zu katastrophalen Messfehlern führen. Eine Abweichung von auch nur einigen Pixeln kann sich in realen Maßeinheiten in erhebliche dimensionsmäßige Ungenauigkeiten übersetzen. Daher wird die Verzerrungskorrektur für bildbasierte Entscheidungssysteme unerlässlich.

3. Hybride Korrekturstrategien

Da Verzerrung eine inhärente Eigenschaft optischer Systeme ist, bleibt eine vollständige Beseitigung unerreichbar. Eine Kombination aus Hardware-Anpassungen und berechnenden Methoden kann jedoch ihre Auswirkungen verringern:

Hardware-Lösungen für tangentielle Verzerrung

Die Behebung von tangentialer Verzerrung umfasst hauptsächlich mechanische Neukalibrierungen. Durch die Neupositionierung der Linse wird eine perfekte Parallelität mit dem Sensor erreicht.

Software-Lösungen für radiale Verzerrung

Radiale Verzerrung wird normalerweise durch Software korrigiert. Der Verzerrungskoeffizient der Linse wird berechnet und dann durch die Software verarbeitet.

Durch Kamerakalibrierung (z. B. mit Schachbrettmustern) werden diese Parameter berechnet und zur Neuordnung verzerrter Pixel auf ihre theoretischen Positionen angewendet.

C fazit: Balancing Optik und Berechnung

Während Linsenverzerrungen in der maschinellen Vision dauerhafte Herausforderungen darstellen, können ihre Auswirkungen systematisch bewältigt werden. Tangenzielle Verzerrung erfordert sorgfältige Hardwareausrichtung, während radiale Verzerrung komplexe Softwarekorrektur nötig macht. Durch die Kombination beider Ansätze können Ingenieure die geometrische Genauigkeit von Bildern wiederherstellen und sicherstellen, dass Visionssysteme die in modernen Industrieanwendungen benötigte Präzision liefern.