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Arbeitsbereich VisionSensor

Vision-Systeme kommen heute vornehmlich im industriellen Umfeld im Rahmen der Automatisierungstechnik zum Einsatz. In Verbindung mit einer homogenen und einfachen internetbasierten Kommunikation, Speicherung und Verarbeitung der Sensordaten mittels SensorClouds ergeben sich neue Einsatzmöglichkeiten für Vision-Systeme, auch außerhalb von Werkshallen und besonders auch im verbrauchernahen Bereich, wie z.B.

 

  • sicherheitstechnische Gebäude- bzw. Raumüberwachung,
  • Ermittlung der Auslastung öffentlicher Nahverkehrsmittel,
  • Home-Monitoring pflegebedürftiger Personen.

 

Diese Auflistung lässt sich noch nahezu beliebig weiter führen. Bei all diesen Anwendungen werden die VisionSensoren in großen Stückzahlen benötigt und im alltäglichen Umfeld eingesetzt. Hieraus ergeben sich die speziellen Anforderungen hinsichtlich geringer Kosten, Größe, Strombedarf sowie hoher Kommunikationsfähigkeit.

Der Arbeitsbereich beschäftigt sich daher mit der Konzeption und Entwicklung eines modularen Vision-Systems, das durch Kombination und Konfiguration hinsichtlich der verschiedenen Anforderungsprofile skalierbar ist. Die wesentlichen konzeptionellen Grundlagen sind hierbei wie folgt:

 

  • Bildvorverarbeitung mittels FPGAs (Field Programmable Gate Arrays): FPGAs sind für die Implementierung einfacher aber schneller Abläufe prädestiniert. Bildvorverarbeitungsalgorithmen (z.B. FIR-Filter) sind wenig komplex, müssen aber auf der großen Menge der Bilddaten ausgeführt werden. Sie können daher optimal auf einem FPGA implementiert werden. Die Spezifikation der Algorithmen geschieht hardwareunabhängig in VHDL (Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language) wodurch sich wieder verwendbare Modul-Bibliotheken für die schnelle Bildvorverarbeitung implementieren lassen.
  • Bildauswertung mittels Prozessoren der ARM-Technologie: Die Implementierung komplexer Algorithmen (z.B. zur Klassifikation) muss auf Prozessoren erfolgen. Hier hat sich mit der ARM-Technologie in den letzten Jahren ein Quasi-Standard für Prozessoren etabliert, der eine Skalierbarkeit der Rechenleistung bei größtmöglicher Kompatibilität garantiert. Hierzu stehen u.a. sogenannte Soft-Cores (in VHDL spezifizierte Prozessoren) zur Verfügung, die auch auf einem FPGA implementiert werden können.
  • Konzeptionelle Verankerung von Komponenten aus dem Consumer-Bereich: Vision- und Kommunikationskomponenten (Kamera, WLAN, Ethernet, ZigBee) sind heute in Massenprodukte (z.B. SmartPhones, WebCams, Funkthermometern) enthalten. Solche Komponenten sind preiswert, klein und Strom sparend.