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Industrielle Bildverarbeitung

Industrielle Bildverarbeitung

Die Industrielle Bildverarbeitung (IBV) ist ein Bereich, der in letzter Zeit zunehmend an Gewicht gewonnen hat. War es noch vor einigen Jahren kaum möglich, optische Bild- und Videodaten mit akzeptabler Qualität und unter akzeptablen Bearbeitungszeiten und Kostenaufwendungen in Echtzeit auszuwerten, zu bearbeiten und/oder zu speichern, haben die Fortschritte in der Datenreduktion durch effektive Kompressionsalgorithmen, die steigende Qualität der Aufnahmegeräte, höhere Rechenleistungen der angeschlossenen Kontrollinstanzen, bezahlbare Massenspeicher und neu eingeführte Technologien und Konzepte (beispielsweise „Power-over-Ethernet“, PoE) zu einem Boom im Bereich der Industriellen Bildverarbeitung geführt. Hier lassen sich im Wesentlichen drei große Aufgabengebiete unterscheiden: Überwachungs- und Sicherheitstechnik, Gesichts- und Personenerkennung und Produktionsüberwachung.
Im Bereich der Sicherheitstechnik geht es im Wesentlichen darum, Videos und Bilder in einer Qualität aufzunehmen, die zum Beispiel die Identifikation von Personen oder Nummernschildern ermöglichen und diese sicher für eine spätere Auswertung zu speichern. Dieses können sowohl stationäre Systeme sein, zum Beispiel an Autobahnen zur Verkehrsüberwachung oder in und an Gebäuden zum Schutz vor Vandalismus und/oder unbefugtem Betreten, als auch mobile in Bussen oder in und an LKWs zum Schutz vor Diebstahl oder gegebenenfalls auch zur Eliminierung von toten Winkeln. Hier ist es insbesondere wichtig, dass die verwendeten Kameras zuverlässig und langlebig und dem Anwendungsort angepasst sind (Temperatur, Feuchtigkeit, mechanische Einwirkungen wie Vibrationen, Schutz vor Vandalismus) und konstant qualitativ hochwertige Bilder liefern. Da eine hohe Bildqualität auch immer mit einem hohen Datenvolumen einher geht und zumeist nicht nur eine, sondern mehrere Kameras angeschlossen werden, sind hier auf der Rechnerseite vor allem Systeme gefragt, die diese Daten schnell, zuverlässig und sicher speichern können, um die Gefahr von Rahmenverlusten gering zu halten. Hier wird also besonderes Augenmerk auf die Auswahl geeigneter Speichermedien (Flash-Speicher) und -organisationen (RAID-Verbünde mit hot-swappable Harddisks und SSDs) gelegt.

Systeme der Industriellen Bildverarbeitung, die sich mit der Personen- oder Gesichtserkennung befassen, müssen die von den Kameras aufgenommenen Bilder in Echtzeit verarbeiten können. Hierzu werden Algorithmen zur Mustererkennung verwendet, die aus dem aufgenommenen Bildmaterial Personen oder Gesichter erkennen und auswerten. So kann zum Beispiel eine Besucherzählung vorgenommen werden, eine Zugangskontrolle via Gesichtserkennung realisiert werden oder Erhebungen über Besucher/Verbraucher erstellt werden (Verweildauer, Gesichtsausdruck, Blickrichtungen, Alter, Geschlecht usw.). Wichtig sind hier vor allem eine hohe Leistung des Rechners, um all die  eingehenden Informationen in Echtzeit verarbeiten zu können, um gegebenenfalls vordefinierte Aktionen auszulösen (zum Beispiel Türöffnung, Werbung eines bestimmten Produktes anzeigen usw.).
In der Produktionsüberwachung und -steuerung werden Industrielle Bildverarbeitungssysteme eingesetzt, um zum Beispiel den Zustand und die Lage von Werkstücken oder Materialien zu erfassen. So kann berührungslos und schnell über die Aufnahme von Bildern die Größe eines Gegenstandes erfasst werden, es können Beschädigungen detektiert werden oder es kann die Lage analysiert werden, um mit diesen Daten zum Beispiel einen Roboterarm zum Aufheben des Gegenstandes zu steuern. Auch hier ist eine schnelle Rechenleistung von Vorteil, um einen schnellen Produktionsablauf zu gewährleisten. Die eingesetzten Kameras unterscheiden sich jedoch grundlegend von denen aus dem Überwachungsbereich, da hier mit anderen Auflösungen, Brennweiten und Umgebungsparametern gearbeitet wird.

Einen großen Schub erfuhr die Industrielle Bildverarbeitung in den letzten Jahren durch die Einführung von Rechnern, die die Möglichkeit bieten, Netzwerkkameras via PoE über den Netzwerkanschluss mit Spannung zu speisen, da sich hierdurch der Verkabelungsaufwand minimiert und keine lokale Spannungsversorgung am Einsatzort der Kameras mehr nötig ist.
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