Farbkamera: Farbbildkamera

Viele Anwendungen lassen sich nur mit Hilfe einer Farbkamera lösen. Die Bayer-Matrix auf Sensoren von Farbkameras (C)Wikipedia.

Farb-Kameras

Bei der Bildverarbeitung sind jedoch oft keine Farbangaben erforderlich, da die Verfahren oft auf Kontrasten basieren. Die Verwendung einer Farbkamera kann zudem nachteilig sein, da die Ortsauflösung in der Regel abnimmt und die Bandbreite der Übertragung, die CPU-Auslastung und die damit verbundenen Betriebskosten anwachsen. Auch bei farbkritischen Applikationen, wie z.B. in der Druckbranche, kann der Gebrauch eines passenden Farb-Filters oder einer monochromen Belichtung die einfache und stabile Variante sein.

Aber es gibt auch viele Applikationen, in denen es gilt, Farbtöne genau zu bestimmen oder Nuancen zu unterscheiden. Zur adäquaten Lösung solcher Aufgabenstellungen ist es notwendig, die verschiedenen Verfahren der Kameratechnologie zur Abbildung von Farbinformation auf einen Bildsensor im Einzelnen zu verstehen. Für ein vollfarbiges, evaluierbares Bild müssen die Rot-, Grün- und Blau-Werte für jedes einzelne Bildpunkt mit Hilfe von Algorithmen eingelesen werden.

Für die Farbinterpolation gibt es verschiedene Verfahren, die sich letztlich nur darin unterscheiden, wie die Farbinformation erhalten wird. Erinnern Sie sich daran, dass das weiße Laserlicht ein vollständiges Lichtspektrum beinhaltet, so dass bei der Beleuchtung eines Schwarzpunktes auf weißem Grund alle Bildpunkte den Übergangsbereich erfassen und die vollständige Ortsauflösung des Messkopfes aufrechterhalten.

Mit einem normalen Farbmosaik-Sensor müssen für jedes Bildpunkt zwei Farbwerte auf der Grundlage der Pixelwerte der benachbarten Bildpunkte miteinander verbunden werden, was zu Fehlern führt. Dies geschieht an beiden Kanten des Messkopfes und an fest definierten Kanten in einem Druckbild, wenn nicht genügend Farbinformation für die Ausführung der Farbinterpolation da ist.

Bei der chipbasierten Farbkamera muss die Kamera-Elektronik im Gegensatz zu einer Monochrom-Kamera nicht justiert werden und es muss lediglich die Modifizierung des Bausteins mit einem Farbfilter durchgeführt werden, was nur zu geringen Zusatzkosten führt. Sie werden z.B. in CCTV-Kameras verwendet, da die eingesetzten Farbfilter eine höhere Lichtdurchlässigkeit aufweisen und dadurch die Lichtempfindlichkeit bei schlechten Lichtverhältnissen erhöhen.

Ein weiterer Weg, um Farbbilder zu erzeugen, ist die Nutzung eines Prinzips, das weisses Laserlicht in Rot-, Grün- und Blauanteile aufteilt und diese auf unterschiedliche Sensorik umrechnet. Bei Anwendungen, die eine genaue Messung der Farbe und nicht nur eine Differenzierung der Farbe benötigen, wird der Einsatz von 3-Chip-Kameras empfohlen. Die Vorteile dieser Technik gegenüber 1-Chip-Kameras liegen in der vollen räumlichen Auflösung für jeden einzelnen Farbbereich mit einer zusätzlichen Steigerung der Farbwiedergabe und Farbgenauigkeit.

Die Preiserhöhung ist zum einen auf die gestiegenen Materialkosten, drei Sensorik und ein Prüfprisma, zum anderen auf die notwendige Genauigkeit bei der Justage der Sensorik auf das Prüfprisma zurückzuführen. Außerdem sind besondere farblich korrigierte Linsen notwendig, da sonst Farbfransen die spätere Beurteilung schwierig machen. Die meisten 3-Chip-Kameras für die Bildbearbeitung sind fluchtend, d.h. jedes einzelne Bildpunkt in den drei Farbflächen stellt den selben Bildpunkt auf dem Bild dar.

Bei nicht eigens für die technische Bildbearbeitung konzipierten Fotoapparaten sind die Sensorik um 1/2 Bildpunkt in einer einzigen Ausrichtung (z.B. x) verschoben angebracht. Bei Bildverarbeitungsapplikationen, bei denen eine Sub-Pixel-Genauigkeit gefordert ist, sollten jedoch aufeinander abgestimmte Kamera verwendet werden.

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