HDR Technologie für die Industrie Intelligente Kameras bringen Maschinen das Sehen bei

Ob autonome Roboter, Parksysteme oder KI-Bildverarbeitung – moderne Kameras müssen auch bei extremem Licht zuverlässig arbeiten. Innodisk begegnet dieser Herausforderung mit HDR-Technologie: Kameras wie EV2U-LOM1-RHCF erreichen bis zu 120 dB Dynamikumfang und liefern präzise Bilddaten für KI-gestützte Anwendungen.

Wer schon einmal versucht hat, ein Foto bei starkem Gegenlicht aufzunehmen, kennt das Problem: Entweder erscheinen helle Bereiche überbelichtet oder dunkle Bildbereiche verlieren wichtige Details. Das menschliche Auge gleicht solche Unterschiede nahezu automatisch aus. Maschinen hingegen verfügen nicht über diese Fähigkeit. Für industrielle Kamerasysteme, die in Echtzeit Objekte erkennen, Prozesse steuern oder autonome Entscheidungen treffen müssen, stellt dies eine erhebliche Herausforderung dar.

Mit der zunehmenden Verbreitung von künstlicher Intelligenz in Embedded-Systemen gewinnt deshalb die sogenannte HDR-Technologie (High Dynamic Range) immer stärker an Bedeutung. Sie ermöglicht die Erfassung eines deutlich grösseren Helligkeitsspektrums und sorgt dafür, dass selbst unter extremen Lichtverhältnissen wichtige Bildinformationen erhalten bleiben. Innodisk setzt diese Technologie gezielt ein, um industrielle Bildverarbeitungssysteme leistungsfähiger und zuverlässiger zu machen.

Wenn Licht zum Problem wird: HDR erweitert Dynamikbereich

Moderne industrielle Anwendungen finden längst nicht mehr in kontrollierten Umgebungen statt. Kameras überwachen Aussenbereiche, unterstützen autonome Fahrzeuge, steuern Logistikprozesse oder dienen als Sensoren in intelligenten Maschinen. Dabei sind sie ständig wechselnden Lichtverhältnissen ausgesetzt. Während Menschen sowohl in hellen als auch in dunklen Bereichen einer Szene relevante Details wahrnehmen können, stossen herkömmliche Bildsensoren schnell an ihre Grenzen. Bereiche mit starker Sonneneinstrahlung können überstrahlen, während Schattenpartien wichtige Informationen verlieren. Für KI-Systeme, die auf präzise Bilddaten angewiesen sind, kann dies die Erkennungsgenauigkeit erheblich beeinträchtigen.

Genau hier setzt HDR an. Die Technologie erweitert den Dynamikbereich einer Kamera und ermöglicht die gleichzeitige Erfassung von Details in hellen und dunklen Bildbereichen. Dadurch entstehen Bilder mit deutlich höherem Informationsgehalt, die sowohl für menschliche Betrachter als auch für KI-Algorithmen besser nutzbar sind.

Sensingcam SEC100 von Sick für Industrie 4.0

Kosteneffiziente Bildverarbeitung am intelligenten Netzwerkrand

Wege zu mehr Bildinformationen

Grundsätzlich existieren zwei Verfahren zur HDR-Erzeugung. Beim sogenannten Multi-Exposure-HDR werden mehrere Bilder mit unterschiedlichen Belichtungszeiten aufgenommen und anschliessend zu einem Gesamtbild kombiniert. Diese Methode liefert eine besonders hohe Bildqualität und eignet sich vor allem für statische Szenen.

Für industrielle Anwendungen sind jedoch häufig dynamische Umgebungen entscheidend. Förderbänder, Fahrzeuge oder Roboter bewegen sich, sodass mehrere aufeinanderfolgende Aufnahmen zu Bewegungsartefakten führen können. Deshalb kommen zunehmend Single-Frame-HDR-Sensoren zum Einsatz. Hierbei werden helle und dunkle Bildinformationen innerhalb einer einzigen Aufnahme erfasst. Spezielle Sensorarchitekturen teilen einzelne Pixel in unterschiedlich empfindliche Bereiche auf. Während ein Teil Details in dunklen Bildregionen aufnimmt, erfasst der andere die Informationen in sehr hellen Bereichen. Das Ergebnis ist ein Bild mit erweitertem Dynamikumfang ohne Verzögerungen oder Artefakte durch Mehrfachaufnahmen. Nach der Aufnahme übernimmt der Bildsignalprozessor die weitere Verarbeitung. Durch sogenanntes Tone Mapping wird der grosse Helligkeitsbereich für Displays und KI-Systeme optimiert, ohne wichtige Bildinformationen zu verlieren.

KI und Bildverarbeitung

Präzision im Zeitraffer: KI erkennt Fehler in Echtzeit

Dynamikbereich als Schlüsselgrösse

Die Leistungsfähigkeit einer HDR-Kamera wird durch ihren Dynamikbereich beschrieben. Dieser gibt an, wie gross der Unterschied zwischen dem schwächsten und dem stärksten Lichtsignal ist, das ein Sensor erfassen kann. Typische Smartphone-Kameras erreichen Dynamikbereiche von etwa 60 bis 70 Dezibel. Hochwertige industrielle Systeme liegen deutlich darüber. Die Kameramodelle EV2U-LOM1-RHCF, EV2F-OOM3-RHCF und EV3F-ZSM1-RXCF von Innodisk erreichen Werte von bis zu 120 Dezibel beziehungsweise rund 20 Blendenstufen. Damit lassen sich Helligkeitsunterschiede von mehr als 1.000.000/1 erfassen. In der Praxis bedeutet dies, dass Maschinen selbst in Szenen mit extremen Kontrasten – etwa bei direkter Sonneneinstrahlung und tiefen Schatten – gleichzeitig noch relevante Informationen erkennen können. Die Auflösung der Kameras reicht von 2 MP bis 3 MP bei einer Framerate von 30fps bis 60fps. Über USB2.0- oder GSML2-Schnittstellen kann auf den Datenstrom zugegriffen werden.

Machine Vision neu gedacht: Verborgene Chancen erkennen

KI-basierte Bildverarbeitung für mehr Transparenz

Mehr Präzision für KI-Anwendungen

Der Nutzen dieser Technologie zeigt sich in zahlreichen Anwendungsbereichen. Intelligente Türklingeln können Personen selbst bei starkem Gegenlicht zuverlässig identifizieren. Parkraummanagement-Systeme erkennen Fahrzeuge und Kennzeichen auch unter schwierigen Wetter- und Lichtbedingungen. Autonome mobile Roboter in der Landwirtschaft navigieren sicher zwischen sonnigen und schattigen Bereichen. Selbstbedienungskassen nutzen HDR-Kameras, um Produkte unabhängig von Reflexionen oder wechselnden Lichtverhältnissen zuverlässig zu erkennen.

In all diesen Anwendungen geht es nicht primär um ästhetisch ansprechende Bilder. Entscheidend ist vielmehr die Fähigkeit, relevante Informationen für Analyse- und Entscheidungsprozesse bereitzustellen. HDR wird damit zu einem wichtigen Baustein moderner Edge-AI-Lösungen.

Digitale Präzision im Flugzeugbau

Intelligente Automatisierung mit 3D-Kamera

Industrietaugliche Kameratechnik für anspruchsvolle Umgebungen

Die Kamerasysteme von Innodisk wurden speziell für industrielle Anforderungen entwickelt und kombinieren leistungsfähige Sensorik mit hoher Zuverlässigkeit und flexiblen Integrationsmöglichkeiten. Ein modulares Design ermöglicht die Anpassung von Sensoren, Objektiven und Bildsignalprozessoren an unterschiedliche Einsatzszenarien. Unterstützt werden sowohl MIPI- als auch GMSL2-Schnittstellen, wodurch sich die Kameras in verschiedenste Embedded-Plattformen integrieren lassen. Ergänzend bietet Innodisk individuelle Bildoptimierungen für spezifische Anwendungsumgebungen an.

Auch bei Fertigung und Qualitätssicherung setzt das Unternehmen auf hohe Standards. Produktion und Validierung erfolgen in Taiwan, wodurch eine lückenlose Rückverfolgbarkeit sowie eine konsistente Produktqualität gewährleistet werden. Umfangreiche Test- und Validierungsprozesse sorgen zusätzlich für einen zuverlässigen Betrieb im industriellen Dauereinsatz.

Kompaktheit mit hoher Leistung kombiniert

Baumer High-Performance Kameras jetzt neu mit RF-Mount

Jede Information zählt

Mit der zunehmenden Verbreitung von KI in industriellen Anwendungen steigt auch die Bedeutung hochwertiger Bilddaten. Die HDR-Technologie liefert die Grundlage dafür, dass Maschinen ihre Umgebung präzise erfassen und zuverlässig interpretieren können – selbst unter schwierigen Lichtbedingungen. Die HDR-Kameralösungen von Innodisk zeigen, dass moderne Bildverarbeitung weit über die reine Aufnahme von Bildern hinausgeht. Sie schafft die Voraussetzungen für intelligentere Systeme, eine höhere Prozesssicherheit und bessere Entscheidungen in einer zunehmend automatisierten Welt. Denn gerade dort, wo Maschinen sehen lernen, zählt jedes Detail – von den hellsten Lichtreflexen bis zu den dunkelsten Schatten.

Digitale Fabrik

Einblick und Dokumentation mit ereignisgesteuerter Kameraaufzeichnung

(ID:50902035)