Einfarbige und schimmernde Oberflächen sind ein Graus für die industrielle Bildverarbeitung. Gängige Kamerasysteme tun sich schwer, diese Eigenschaften zu erkennen und richtig zu verarbeiten. Ein derzeit häufig eingesetztes Verfahren, um solche Objekte dennoch zu erfassen, ist der Einsatz strukturierten Lichts. Doch entgegen der landläufigen Meinung ist das nicht die einzige Option! Auch mittels Lichtfeld-Technologie lassen sich komplexe Objekte zuverlässig erfassen. Doch was hebt das Lichtfeld von klassischem strukturiertem Licht ab?
Strukturiertes Licht: Anhaltspunkte für die Kameras
Ein Muster-Projektor wirft auf das aufzunehmende Objekt ein zufälliges Muster. Das hilft dem Kamerasystem, Informationen zu Tiefe und Beschaffenheit des Gegenstands korrekt zu identifizieren. So könnte man knapp die Funktionsweise strukturierten Lichts umreißen. Zumeist kommt es gemeinsam mit einem stereoskopischen Kameraset zum Einsatz. Diese Kombination bietet eine erprobte und preisgünstige Variante, um komplexe Objekte zu automatisieren.
Nachteilig wirken sich jedoch der Aufwand des jeweiligen Setups aus sowie die daraus resultierende notwendige Nachbearbeitung der Aufnahmen. Denn damit aus dem projizierten Muster zuverlässige Ergebnisse entstehen, muss das System jedes Mal aufs Neue konzipiert und aufwendig kalibriert werden. Bewegte Objekte – etwa auf einem Fließband – eignen sich überhaupt nicht für den Einsatz von strukturiertem Licht. Ist ein passendes Setup möglich, ermöglicht das eingesetzte Pattern aber eine höhere Tiefengenauigkeit als reine Stereoskopie. Um damit im Anschluss zu arbeiten, ist stets ein Entrauschen des Bildes notwendig.
Lichtfeld: Alle Bildinformationen einbeziehen
Das Lichtfeld hingegen verfolgt einen anderen technologischen Ansatz. Über das eingesetzte Kamera-Array ist es nicht nur in der Lage, eine sehr hohe Messstabilität zu erzeugen, sondern auch durchweg eine höhere Datenqualität zu liefern. Auch im Lichtfeld ist dafür eine umfangreiche Kalibrierung vor dem Einsatz notwendig. Dadurch, dass das Lichtfeld durch die Kombination zahlreicher Bilder entsteht, müssen jedoch keine Artefakte oder ähnliche problematische Darstellungen entfernt oder nachbearbeitet werden.
Positiv wirkt sich auch die hohe Flexibilität eines Lichtfeld-Systems aus: Es kommt sowohl mit bewegten Objekten als auch Innen- und Außenbeleuchtung zurecht. Seine hohe Tiefenschärfe bleibt von solchen Veränderungen unberührt. Bei zunehmenden Abstand nimmt die Präzision hier linear ab – im Gegensatz zu anderen Aufnahmetechniken, deren Genauigkeit quadratisch sinkt. Die Summe dieser Vorteile hat jedoch (noch) ihren Preis: Bislang können Lichtfeld-basierte Lösungen noch nicht mit dem günstigeren strukturierten Licht mithalten.
Zwei Bildaufnahme-Verfahren für eine Aufgabe – wer gewinnt?
Diese Frage lässt sich nicht abschließend beurteilen. Denn während strukturiertes Licht durch seine ausgereiften und standardisierten Lösungen punktet, überzeugt das Lichtfeld durch eine höhere Qualität in der Bildaufnahme. Beiden gemeinsam ist jedoch die nicht ganz aufwandslose Kalibrierung. Welche der beiden Optionen nun zur Lösung einer spezifischen Aufgabe passt, lässt sich letztlich nur aus der Detailbetrachtung des Problems schließen. Klar ist: Sowohl strukturiertes Licht als auch das Lichtfeld bieten jeweils individuelle Vorteile. Sie zu gewichten und sinnvoll zu nutzen, ist die Aufgabe jeder Projektplanung.
