Forum: Digitale Signalverarbeitung / DSP / Machine Learning Suchen eine Kamera die bewegte Objekte scharf ablichten kann


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von Carsten L. (carstenl)


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Hallo,

wir benötigen eine kostengünstige Lösung um scharfe Bilder von bewegten 
Objekten zu machen.
Der erste Versuch war mit einem Raspberry Pi und der Pi Kamera V2 
8MP/1080p.
Leider waren trotz verschiedner Einstellversuche alle Bilder unscharf.
Der zweite Versuch war mit einer USB Kamera mit einem 1/3.2'' IMX179 
Sensor, auch hier wurden alle Bilder wieder unscharf. Jetzt war die Idee 
eine Industriekamera zu verwenden, aber welche ist für unser Vorhaben 
geeignet?
Wieviel MP sollte die haben und wie ist es mit den Belichtungszeiten? 
Bekommt man bei einer kurzen Belichtungszeit noch brauchbare Bilder?

Projekt:
- Die Objekte bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 1,5 m/s 
(aktuell 0,3 m/s).
- Die Kamera ist an der Seite angebracht und der Abstand zu den Objekten 
ist zwischen 30 und 85 cm.
- Ein Blitz soll nicht verwendet werden.
- Die Eingabe der Parameter und die Steuerung der Kamera soll über ein
  Python Script erfolgen.
- Die Kamera sollte ca. 4 Bilder je Sekunde machen.
- Bei den größeren Objekten sollten Beschädigungen wie Risse oder 
fehlende Teile auf dem Kamerabild erkennbar sein.
- Objekte von 10x10 mmm sollten gut erkannt werden.


Im Voraus vielen Dank für Vorschläge, gerne können Sie Kameratyp und 
Hersteller nennen.


Gruß

Carsten

: Bearbeitet durch User
von Oliver S. (oliverso)


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Canon, Nikon, Sony...
Je nach Modell machen die sogar bis zu 60 Bilder/Sekunde in 4K (Der 
Modus nennt sich dann "Film", oder so).

Und frei nach Göthe: "Mehr Licht"
Schadet bei solche Aufnahmen nie.

Oliver

: Bearbeitet durch User
von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Berechne erst einmal die benötigte Verschlusszeit, wenn sich das Objekt 
während der Belichtungsdauer nur im Sub-Millimeterbereich bewegen darf.

Bei 1.5m/s und maximal 0,5mm "Unschärfe" sind das 333µs, also 1/3000s
Das ist schon recht flott.

Anderer Weg:
Schnöde, langsame Kamera und dazu dann einen Blitz für wenige 
Mikrosekunden.


Man sollte eine billige, alte DSLR eigentlich genau dafür verwenden 
können. Die kann dann auch voll automatisch betätigt und ausgelesen 
werden.

von Testuser (Gast)


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Offensichtlich keine Ahnung von Optik.

Damit das scharf wird darf nur kurz belichtet werden oder es muss 
mitgeführt werden.
Also erstmal Belichtungszeit sehr kurz einstellen.

Dann ist das Bild aber auch dunkel denn in kurzer Zeit kommt weniger 
Licht rein.
Also das Objekt sehr hell beleuchten.
Und wenn möglich eine hohe ISO einstellen. Wobei dadurch auch das 
Rauschen erhöht wird.

von Carsten L. (carstenl)


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Danke für die Antworten, damit die Kamera optisch in das Gesamtbild des 
Projekts passt sollte sie die typische Form einer Industrie Kamera 
haben.

Kennt jemand ein genaues Modell, (bzw. Kamera mit Objektiv) welches für 
unsere Anforderungen gut ist.

von MaWin (Gast)


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Carsten L. schrieb:
> Bekommt man bei einer kurzen Belichtungszeit noch brauchbare Bilder

Wenn man ausreichend beleuchtet.

Nie photographiert ? Nie beim Film gewesen ? Nie darüber gewundert warum 
die LAMPEN aufstellen oder sogar blitzen ?

Wenn du einen intensiven Blitz pro Bild machst, bekommst du auch scharfe 
Bilder von ultraschnellen Bewegungen, wie Gewehrkugeln.

Die Kamera sollte dafür aber einen Anschluss zur Synchronisation haben, 
primitiver ist also intensive Dauerbeleuchtung.

Kauft euch also mal eine Lampe oder zwei.

von Irgend W. (Firma: egal) (irgendwer)


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Carsten L. schrieb:
> Wieviel MP sollte die haben
So viel wie du halt benötigst für das was du mit den Bildern vorhast. Je 
höher die Auflösung, umso größer der Unschärfeeindruck wenn du dir das 
in der 100% Ansicht ansiehst.

Carsten L. schrieb:
> und wie ist es mit den Belichtungszeiten?
So kurz wie irgend möglich. Je länger die Zeit, umso weiter bewegt sich 
das Objekt in der (Belichtungs-)Zeit.

Carsten L. schrieb:
> Bekommt man bei einer kurzen Belichtungszeit noch brauchbare Bilder?
Belichtung = Zeit  Lichtmenge  (Verstärkung der Kamera -> ISO)

Wenn die Zeit kurz sein muss, denn muss die Lichtmenge eben groß genug 
werden. Dafür ist zum einen die Lichtstärke des Objektives 
verantwortlich (die hat aber noch ein paar weitere Nebenwirkungen) und 
eben die Beleuchtung. Ggf. brauchst du hier ein paar kräftige 
Scheinwerfer zum Ausleuchten.

von Uwe B. (uwebre)


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Carsten L. schrieb:
> wir benötigen eine kostengünstige Lösung um scharfe Bilder von bewegten
> Objekten zu machen.
> [...]

> Projekt:
> - Die Objekte bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 1,5 m/s
> (aktuell 0,3 m/s).

Man weiß zu wenig, aber möglicherweise ist eine Zeilenkamera dei bessere 
Lösung.

https://www.stemmer-imaging.com/de-de/tech-tipps/zeilenkameras/

Uwe

von Guckst Du, PC (Gast)


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such nach global shutter und fixed focus lense
und lass die malk von einem Automatisierungstechnik-FAE beraten.

Zur beleuchtung bringen solche Kemars gerne einen LED-Ring mit.

bekannte Industriakmerahersteller:
Sick AG
Baumer optronic
AVT (allied Vision) bpw, 
https://www.stemmer-imaging.com/de-de/produkte/serie/avt-manta/
...

von Guckst Du, PC (Gast)


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Uwe B. schrieb:
>> Projekt:
>> - Die Objekte bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 1,5 m/s
>> (aktuell 0,3 m/s).

Naja, nicht besonders schnell, aber wenn es Hispeed sein soll:
https://www.pco.de/de/highspeed-kameras/

und damit hätten wir den vierten Industriekamerahersteller aus .de ...

von Chris (Gast)


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Hallo,

wie schon mehrfach erwähnt wurde, ohne ausreichende Beleuchtung wird das 
schwierig. Fehlendes Licht lässt sich nur durch eine sehr große Optik 
ausgleichen. Das wird aber deutlich teurer als eine passende 
Lichtquelle.
Für den Industriebereich würde ich an Deiner Stelle bei Edmund Optics 
nachfragen.

Gruß
Chris

von Ich bin eine Zeilenkamera (Gast)


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Wenn sich die Objekte konstant mit 1,5m/s bewegen, wäre auch eine 
Zeilenkamera möglich. Hier gibt es auch Welche, die noch ein paar 
voreilende und nacheilende Zeilen haben, damit kann bei Limitierung der 
Beleuchtung die Selbe Zeile integriert werden.

Dazu dann noch einen Encoder, der passt auch optisch gut in das 
"industrielle Projektumfeld).

von Ich bin eine Zeilenkamera (Gast)


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" statt )

von Guckst Du, PC (Gast)


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von Mathias M. (matjes)


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Noch ein evtl. wichtiges Stichwort: Global vs Rolling Shutter.

https://en.wikipedia.org/wiki/Rolling_shutter#/media/File:Propellor_with_rolling-shutter_artifact.jpg

Hier sollte man wohl eine mit Global Shutter kaufen. Insbesondere wenn 
man das Objekt mit langer Belichtungszeit nur kurz anblitzen will.

von kjjksg (Gast)


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Licht, sehr viel Licht und nochmal mehr Licht. Im Prinzip willst du es 
so hell haben, dass du nur mit Sonnenbrille hinschauen kannst.
Auch den globalshutter nicht vergessen bei schnelleren Objekten.

OnSemi Python
Gibt es als devkit mit USB ansonsten der Sensor selbst ist LVDS.

von kjjksg (Gast)


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Hier ein fertige Kamera mit PYTHON 1300 Sensor und USB 3.0:
https://www.machinevisionkamera.de/USB3-Vision-Industriekamera-OnSemi-
Python1300-MER-131-210U3M-NIR

von Guckst Du, PC (Gast)


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Und natürlich könnte man auch überlegen die Kamera resp deren Fokus 
synchronisiert nachzuführen, um so die Relativgeschwindigkeit 
runterzubringen.

von Oliver S. (oliverso)


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Guckst Du, PC schrieb:
> Numero 5: Basler

Das Budget der ersten Versuche lag so bei 20-30 Euro.
Vermutlich soll die Kamera nur nach "Industrie" aussehen.

Oliver

von Guckst Du, PC (Gast)


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Oliver S. schrieb:

> Das Budget der ersten Versuche lag so bei 20-30 Euro.


Ja, das steht zu befürchten. Bei solchenKrümelchens sollte man 
vielleicht doch an eine Stroboskop beleuchtung denken, dann schafft man 
auch mit langsamen Kameras Bewegtfotographie

Beitrag "Möglichst einfach Stroboskop bauen?"
Beitrag "Einfaches LED-Stroboskop für 10.000 U/min."
Beitrag "High Power LED Stroboskop"

aber Blitz habe diese Experten gleich mal ausgeschlossen..

> Vermutlich soll die Kamera nur nach "Industrie" aussehen.
Klar Case Moding - diese 'Experten' sterben nie aus: 
http://p6.focus.de/img/fotos/id_1023154/dig-gamescom-modding-bildergalerie1.jpg?im=Resize%3D%281200%2C627%29&hash=9d2feb05002fd5aa4c1099ad6dd9a445c3f4cf8a61d64ecd731f1ab02303b3e0

von ... (Gast)


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Eine Sony Cybershot kann "Bewegungsunschaerfe" aus einem
Bild herausrechnen. Braucht dafuer aber auch viel Licht.
Ein schnell fahrendes Auto wird z.B. gestochen scharf aufgenommen.
Diese Technik ist stellenweise auch schon in uralten
Sony oder Sony-Ericson Telefonen zu finden.

von Mike B. (mike_b97) Benutzerseite


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Testuser schrieb:
> Offensichtlich keine Ahnung von Optik.

Das kommt dabei raus, wenn man die Fächer Physik, Chemie und Bio in ein 
einziges Fach zusammenlegt und dem nichtmal soviel Unterrichtsstunden 
einräumt wie früher jedem einzelnen dieser Fächer.

Dann wissen die späteren Konsum-Individuen leider nichtmal mehr, wonach 
sie suchen, müssen weil einfach Grundwissen fehlt.
Und die Berufsschullehrer geben bei solchen "schwarzen Löchern" auch 
genervt auf.

von Guckst Du, PC (Gast)


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Mike B. schrieb:
> Testuser schrieb:
>> Offensichtlich keine Ahnung von Optik.
>
> Das kommt dabei raus, wenn man die Fächer Physik, Chemie und Bio in ein
> einziges Fach zusammenlegt und dem nichtmal soviel Unterrichtsstunden
> einräumt wie früher jedem einzelnen dieser Fächer.

Naja, das Grundwissen Fotografieren erhielt man von seinen 
Eltern/Nachbarschaft ggf. Fotoclub. Da muss man schon von ziemlichen 
Knallchargen, wenn man für solche Kulturellen Grundtechniken in die 
Schule gehen muß.

Verschlusszeit, Blende, Schärfeneinstellung etc ist in 5 Mniuten 
erklärt.



Notfalls holt man sich ein Buch, das einem erklärt das wackelfrei 
Verschlusszeiten kleiner 1/50 verlangt...

von Messtechniker (Gast)


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Mike B. schrieb:
> Das kommt dabei raus, wenn man die Fächer Physik, Chemie und Bio in ein
> einziges Fach zusammenlegt und dem nichtmal soviel Unterrichtsstunden
> einräumt wie früher jedem einzelnen dieser Fächer.
Das ist in der Tat so und wird sich noch verschlimmern. Seit die 
verstümmelten Abiturienten an die Hochschule drängen, versuchen die 
Hochschulen zu korrigieren: Einige heben das Niveau und lassen die 
Unbedarften herauspurzeln, andere richten sich genau auf die ein und 
bilden sie zu Schmalspur-MINTs aus, besonders die "dualen Hochschulen" 
werfen massenweise Halbfertiges auf den Markt.

Die haben eine hohe Meinung von sich, argumentieren aber oft an der 
Realität vorbei. Das sieht man auch hier:

Guckst Du, PC schrieb:
> Notfalls holt man sich ein Buch, das einem erklärt das wackelfrei
> Verschlusszeiten kleiner 1/50 verlangt...

Das Wackeln ist eine Eigenschaft des Fotografen und hat nichts mit der 
Aufgabenstellung zu tun. Die o.g. Kamera dürfte fest installiert sein 
und die Unschärfe einzig von der Objektbewegung herrühren.

... schrieb:
> Eine Sony Cybershot kann "Bewegungsunschaerfe" aus einem
> Bild herausrechnen. Braucht dafuer aber auch viel Licht.
> Ein schnell fahrendes Auto wird z.B. gestochen scharf aufgenommen.
Auch das ist technisch nicht möglich. Wenn das Licht über mehrere 
Sensorpixle veschmiert wird, sinkt automatisch die Kontrastauflösung, 
weil Teile des hellen Pixels im dunklen erscheinen und nicht von denen 
zu trennen sind, die dort rechtmäßigerweise exisitieren. Zudem können 
sich Kontrastanteile überlagen und den Sensor übersteuern. Wenn er dies 
wegen der Belichtungssteuerung nicht tut, wirkt die maximale digitale 
Helligkeit als Limiter.

Zwar kann man unter der Annahme einer Verschiebung ein Gleichungssystem 
aufstellen und den wahrscheinlichsten Fall der Verschiebung ermitteln, 
das ehemalige Bild mittels verschiedener Ansätze zurückrechnen, es 
bleibt aber die Verflachung des Kontastes infolge der endlichen 
Sensorauflösung in Y.

von Hp M. (nachtmix)


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Carsten L. schrieb:
> Lösung um scharfe Bilder von bewegten
> Objekten zu machen

Heisenberg hats verboten!

von bei (Gast)


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> Eine Sony Cybershot kann "Bewegungsunschaerfe" aus einem
> Bild herausrechnen.

Die macht das nicht nicht "aus einem" sondern aus mehreren, die zu einem 
scharfen Bild zusammengerechnet werden.

D.h. die Belichtungszeiten können auf diese Weise addiert und die 
Bewegungsunschärfe raus gerechnet werden.

Und schon sind wir wieder im DSP Forum richtig.

von ... (Gast)


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< Auch das ist technisch nicht möglich.

Gut dass die Kamera das nicht weiss.

> sondern aus mehreren, die zu einem
> scharfen Bild zusammengerechnet werden.

So ist es. Und das Ergebnis ist meisst verblueffend.

von Jürgen S. (engineer) Benutzerseite


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bei schrieb:
> D.h. die Belichtungszeiten können auf diese Weise addiert und die
> Bewegungsunschärfe raus gerechnet werden.

Dabei gibt es aber das Problem, dass die Belichtungszeit pro Bild sinkt. 
Das ist letztlich nichts anderes, als ein einfacher Shutter, der 
entsprechend schnell eingestellt wird.

Und es ist die Frage, was Bewegungsentzerrung hier bedeutet. Wenn 
Objekte innerhalb eines Bildes verschmiert sind, ist da nur mit 
komplexen Modellen wirklich Bemerkenswertes zu erreichen.

Wie auch immer: Was der TE braucht, ist eine Kamera mit (kurz) 
einstellbarem shutter ... und dann entsprechend viel Licht.

von Mike B. (mike_b97) Benutzerseite


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Messtechniker schrieb:
> Mike B. schrieb:
>> Das kommt dabei raus, wenn man die Fächer Physik, Chemie und Bio in ein
>> einziges Fach zusammenlegt und dem nichtmal soviel Unterrichtsstunden
>> einräumt wie früher jedem einzelnen dieser Fächer.
> Das ist in der Tat so und wird sich noch verschlimmern. Seit die
> verstümmelten Abiturienten an die Hochschule drängen, versuchen die
> Hochschulen zu korrigieren: Einige heben das Niveau und lassen die
> Unbedarften herauspurzeln,

Ich frag mich, wie die das bei den tausenden "Studenten" aus Afrika und 
dem Orient prüfen.
Unsere Studentenwohnheime zeigen so gut wie keine mitteleuropäischen 
Namen mehr an den Briefkästen. Fast nur junge Männer, ganz selten mal 
junge Damen dazwischen, meist nur Asiatinnen.
Keine Ahnung wer die Hochschuleignungen unserer ganzen GÄSTE prüft.
Keine Ahnung wie die Hochschule das mit den durchweg kaum vorhandenen 
Deutschkenntnissen macht.
Weil sie eine Beschäftigung brauchen wird sich einfach als Student 
eingeschrieben.
Die ersten kamen 2015, Einstieg vlt. SS2016, die müssten eigentlich so 
langsam fertig sein. Wie sind die Ergebnisse unserer ganzen GÄSTE mit 
ihrer in der ganzen Welt gesammelten Eignung für deutschen Hochschulen?
Wir haben ein niedriges Niveau der Abiturienten und bilden die halbe 
Welt mit aus, mit demselben Personal und Geldern wie vorher.

von Peter (Gast)


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ich ordne den oberen Eintrag mal als "rassistisch" ein.
Ich kenne ca. 10 Personen die aktuell studieren und in einem Wohnheim 
leben und unterhalte mich recht oft mit diesen.
Die wohnen in folgenden Städten (es sind noch ein paar mehr, aber das 
sind die, die mir gerade einfallen): Aachen, Münster, Mainz, Düsseldorf, 
Darmstadt
Dort gibt es weder (zu) viele fremdsprachigen Studenten noch 
irgendwelche Probleme.  Im Gegenteil, die Studenten mit Nichtdeutschen 
Wurzeln studieren meist sogar fokussierter und lernen mehr.
Zudem ist es heute nicht mehr möglich, "ewiger" Student zu sein.

Keine Ahnung woher du deine Weisheiten nimmst, vermutlich ist es 
Wunschdenken, um Recht zu behalten nach dem Motto "habe ich doch gleich 
gesagt".

von Mike B. (mike_b97) Benutzerseite


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Peter schrieb:
> ich ordne den oberen Eintrag mal als "rassistisch" ein.

darfst du gern machen
Ich kann dir Fotos von den Briefkästen zeigen, von 36 Parteien ist 
vielleicht noch einer oder zwei irgendiwe mitteleuropäisch zuordenbar. 
Und das an allen Eingängen der ganzen Wohnheime.
Nur weil es an deiner Hochschule anders ist heißt es nicht, dass ich mir 
rassistisch irgendwas zurecht spinne. Und ich sehe wer dort regelmäßig 
rumläuft.
Außerdem stelle ich nur die Frage nach der Kontrolle der 
Hochschuleignungen für deutsche Hochschulen.

Kann man natürlich instant rassistisch einstufen, klar.

: Bearbeitet durch User
von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Mike B. schrieb:
> Ich kann dir Fotos von den Briefkästen zeigen, von 36 Parteien ist
> vielleicht noch einer oder zwei irgendiwe mitteleuropäisch zuordenbar.

Und wie sieht Deine Lösung aus, dieses "Problem" zu beheben? Sicherlich 
bereitest Du schon ein paar Brandsätze vor, denn das hat sich ja schon 
1992 in Rostock-Lichtenhagen bewährt. Allerdings solltest Du Dich nicht 
mehr darauf verlassen, dass Deine paar Saufkumpanen vom NPD- oder 
AfD-Stammtisch ausreichen, um die Lage zu sichern.

> Keine Ahnung wie die Hochschule das mit den durchweg kaum vorhandenen
> Deutschkenntnissen macht.

Keine Ahnung, wie Du als strammer Deutscher heutzutage mangels 
Fremdsprachenkenntnissen an einer deutschen Hochschule zurechtkämst.

von Mike B. (mike_b97) Benutzerseite


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Andreas S. schrieb:
> Mike B. schrieb:
>> Ich kann dir Fotos von den Briefkästen zeigen, von 36 Parteien ist
>> vielleicht noch einer oder zwei irgendiwe mitteleuropäisch zuordenbar.
>
> Und wie sieht Deine Lösung aus, dieses "Problem" zu beheben? Sicherlich
> bereitest Du schon ein paar Brandsätze vor,

Unterstellung einer Straftat? Unterstellung einer rechten Gesinnung?
Jeder der gegen die aktuelle Entwicklung redet ist ein brandschatzender 
Nazi? So einfach machst du dir das?

Das ist kein Problem, das man mit Gewalt löst, das steht überhaupt nicht 
zur Debatte.
Das ist ein politisches Problem.
Ein Problem der "400.000 Fahckräfte, die die deutsche Wirtschaft jedes 
Jahr braucht", ein Problem beim Denken.
Wir sind nicht nur komplett abhängig von allen möglichen Rohstoffen aus 
aller Welt, vom Gas über ukrainische Feldprodukte, über seltene Erden 
bis zu der Produktvielfalt, die aus China kommt.
Wo wir locker erpressbar werden und "gerne" amer. Frackinggas kaufen was 
vor 10 Jahren noch als Umweltsünde galt.
Nein wir sind auch davon abhängig, Arbeitskräfte zu importieren.
Anstatt die Wirtschaft entsprechend der Bevölkerungsentwicklung 
schrumpfen zu lassen wird sie per "Fachkräfte"infusion aus aller Welt 
künstlich auf Niveau gehalten.

> Keine Ahnung, wie Du als strammer Deutscher heutzutage mangels
> Fremdsprachenkenntnissen an einer deutschen Hochschule zurechtkämst.
Da wurde wohl dem Deutschmangel der Studierenden entgegen gelaufen. ;)
Auch strrrrramme TEUTSCHE können Englisch, unglaublich aber wahr!

von Schlaumaier (Gast)


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Carsten L. schrieb:
> wir benötigen eine kostengünstige Lösung um scharfe Bilder von bewegten
> Objekten zu machen.

Dazu stellte sich nur eine Frage.  Ist die Entfernung zum Objekt immer 
gleich.

JA = man braucht nur ein Kamera die eine Schnelle Verschlusszeit hat.

NEIN.

Die Sache wird teuer. Sehr TEUER. !!

Grund man braucht eine Kamera mit ein Objektiv was superschnell Zoomen 
und die Blende verändern kann. Und da kommt man sehr schnell an 
mechanische Grenzen.


Was grundsätzlich zu Frage 2 führt.

Sollen die Bilder auf Dauer gespeichert werden. Und wie viele Bilder pro 
Sek.

In der Industrie am Band z.b. stellt man die Kamera 1 x scharf, 
vergleicht das Bild (im RAM-Speicher) mit einen Referenzbild (auch im 
RAM-Speicher) und führt dann Entscheidungen durch.

Das macht die Sache Preiswert.

Ansonsten braucht man viel Technik z.b. m2-Karten je nach Anzahl der 
Bilder.

Ergo.

Der TO hat zu wenig Infos raus gerückt.

von Schlaumaier (Gast)


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Wenn ich mit meiner Nikon D-3100 ein Rennauto in Vollspeed fotografieren 
will, fixiere ich ein Punkt. Stelle auf den Punkt alles ein (Blende, 
FoKus, Schärfe etc.) und warte auf das Auto.

Dann nur noch schnell reagieren und das Bild ist TOP-Scharf.

Warum. Weil ich alles vorbereitet habe. Es kommt ergo weniger auf die 
Speed der Kamera an, als auf die Frage ob sich die Entfernung zum Objekt 
verändert.

Ich kenne die Verschlußzeit der Pi-Kamera nicht. Aber DAS wäre bei 
fester Entfernung das einzige Problem.

von Mucky F. (Gast)


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Carsten L. schrieb:
> Ein Blitz soll nicht verwendet werden.

Auch kein normales Licht?

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