Mein Name ist Bernhard Frei Mein Name ist Bernhard Frei. Ich bin Mitarbeiter der Chromasens GmbH und dort im Bereich der Systementwicklung für unsere Scanprodukte tätig. Herr Schnitzlein, der als Referent für diesen Vortrag angekündigt war, ist leider verhindert und hat mich gebeten ihn hier zu vertreten. Vision 2005

Firmenüberblick Gegründet: Beschäftigte: Historie: Geplanter Umsatz im GJ 2005/ 2006: Dezember 2004 25 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter Chromasens wurde als MBO gegründet (Océ Document Technologies GmbH) 5 Mio Euro (2005) Die chromasens ist ein sehr junges Unternehmen – sie wurde erst im Dezember letzten Jahres gegründet. Sie verfügt aber über lange Erfahrung auf dem Gebiet der Scantechnologie. Dieser scheinbare Widerspruch rührt daher, dass die chromasens aus der Oce Document Technologies hervorgegangen ist – und diese beschäft sich mit ihren Vorgängern seit rund 20 Jahren mit Scantechnik – speziell mit dem Gebiet der Dokumentenscanner.

Einsatz unserer Produkte bei in Wir liefern für eine Reihe von etablierten Hersteller Scankompenten zu, die dann von diesen in ihre Systeme integriert werden.

Weshalb Zeilenkameras ? Erreichbare Auflösung >20000 x … Pixel Kontinuierliche Erfassung bei Onlineverarbeitung keine Lücken Linearität/Defektpixel pixelbezogene Korrektur möglich Einfachere Beleuchtungstechnik Linienbeleuchtung statt Flächenbeleuchtung Objektbewegungen sind kompensierbar Belichtungszeit mit 60 10^6 Pixel/s und 2048 Pixel/Zeile ca. 35 usec/Zeile Argument der grossen Zahl

Weshalb Zeilenkameras ? Farben werden durch richtungs- abhängige Interpolation ermittelt Deckungsgleiche Farben beim trilinearen Sensor ergeben präzise Farbaussagen auch an Kanten Durch Synchronisation auf den Transport kann auch mit variablen Geschwindigkeiten gearbeitet werden

Resümee Stabile Prozessparameter und hohe Auflösung beim Scanvorgang ergeben sichere Entscheidungen bei der maschinellen Bildverarbeitung

Prinzipschaltung von Kamera und Bildverarbeitung CDS mit Offsetregelung Analog/ Digital-wandlung Pixelbezogene Shading- und Offsetkorrektur + x CCD Farbinterpolation mit regulärem 3d- Stützgitter 16 Bit Prozessor zur Weißwert- regelung Geometrische Transformationen Schnittstellen- anpassung Firewire Camera Link

Menü der Regelparameter

Wie stabil kann diese Kamera sein ?

Änderung der Strahlungsverteilung Sλ einer Leuchtstoffröhre über 5 Monate Zeit 1 Eh = 1Monat Spektrum 380 - 730 nm

Simulation der Weissregelung Welche Aufgaben sind zu lösen ? Festlegung des Farbumfangs der geprüft werden soll Berechnen der resultierenden RGB-Werte der Farbflächen der i Farb- felder des Referenzbeleges für die verschiedenen Alterungszustände der Beleuchtung. Bestimmen der spektralen Empfindlichkeiten für die Farbkanäle des Sensors Abbildung des gerätespezifischen Scannerfarbraums in CIELAB Normfarbraum und bestimmen von dE

Berechnung der spektralen Empfindlichkeit nach IEC 61966-8 Der Simplex-Algorithmus findet ein Minimum für den Term c.x unter Berücksichtigung der Nebenbedingungen m.x >= b und x >= 0

Fehler durch Summennäherung Bei Anwendung auf die Felder des IT8-Beleges ergeben sich diese Fehler:

dE zum Startzeitpunkt Grün < =3 3 < Gelb < 8 Rot > 8

Nach einem Monat ... Grün < =3 3 < Gelb < 8 Rot > 8

Nach zwei Monaten ... T = 3 Grün < =3 3 < Gelb < 8 Rot > 8

Nach drei Monaten ... Grün < =3 3 < Gelb < 8 Rot > 8

Nach vier Monaten ... Grün < =3 3 < Gelb < 8 Rot > 8

dE nach fünf Monaten Grün < =3 3 < Gelb < 8 Rot > 8

Änderung der Strahlungsverteilung Sλ einer Leuchtstoffröhre über 5 Monate Zeit 1 Eh = 1Monat Spektrum 380 - 730 nm

dE zum Startzeitpunkt Grün < =3 3 < Gelb < 8 Rot > 8 Weißfeld der Regelung

dE nach 5 Monaten Betriebszeit Grün < =3 3 < Gelb < 8 Rot > 8 Weißfeld der Regelung

dE nach fünf Monaten im Vergleich Mit Regelung Ohne Regelung

Vergleich dE als Histogramme

Ergebnis in Zahlen Absoluter Fehler dE ohne Regelung Mw:: StdabwMax: Relativer Fehler dE ohne Regelung Absoluter Fehler dE mit Regelung Mw:: Stdab: Max: Relativer Fehler dE mit Regelung

Prinzipschaltung von Kamera und Bildverarbeitung CDS mit Offsetregelung Analog/ Digital-wandlung Pixelbezogene Shading- und Offsetkorrektur + x CCD Farbinterpolation mit regulärem 3d- Stützgitter 16 Bit Prozessor zur Weißwert- regelung Geometrische Transformationen Schnittstellen- anpassung Firewire Camera Link

Online vom gerätespezifischen Farbraum in einen Normfarbraum ? Normierten Farbraum wie CIELab

Warum Anpassung des Farbraumes? Lutherbedingung kann von den Sensoren nicht erfüllt werden Beleuchtung ist nicht normgerecht ICC-Profile INTERNATIONAL COLOR CONSORTIUM ISO 15076

Farbtransformation über 3D-Lut Kamerainterne CMM FPGA-Implementierung der trilinearen Interpolation für kleine dE (42 Multiplikationen und 42 Additionen pro Ausgangspixel) Skalierbar in Genauigkeit und Geschwindigkeit

Vom Referenzscan zur Onlinekorrektur ICC kompatibles Profilierungsprogramm ICC-Profil chromasens HSI-Format The Color Matchíng Machine (CMM) Umsetzung im FPGA

Prinzipschaltung von Kamera und Bildverarbeitung CDS mit Offsetregelung Analog/ Digital-wandlung Pixelbezogene Shading- und Offsetkorrektur + x CCD Farbinterpolation mit regulärem 3d- Stützgitter 16 Bit Prozessor zur Weißwert- regelung Geometrische Transformationen Schnittstellen- anpassung Firewire Camera Link

chromasens HSI-Format Das Rechenwerk 1 Daten von der Vorverarbeitung Korrektur der Linsenfehler Stufenlose Interpolation/Reduktion Schärfekorrektur werden in einem Schritt im FPGA als Faltungsoperation ausgeführt =>stabiles numerisches Verhalten =>definierter Durchsatz Definition der Korrekturparameter mit Mathematica / Matlab ZBT – SRAM ZBT – SRAM ZBT – SRAM chromasens HSI-Format Zur Farbraumkonvertierung

Das Rechenwerk 2 Formulierung der Interpolation als Faltungsoperation: Damit können hochwertige Algorithmen wie die Lanzcos-Interpolation eingesetzt werden. Eine zum Patent angemeldete Implementierung im FPGA ermöglicht einen optimalen Kompromiss zwischen Größe des Filtermaske und des Durchsatzes bei gegebenen Hardwareressourcen. Dieses Verhältnis kann für verschiedene Betriebsarten ohne Umprogrammierung geändert werden

Das Geschäftsziel Geschäftsziel: Schwerpunkt: Chromasens konzipiert, entwickelt und liefert Bildaufnahme – und Bildverarbeitungssysteme, die zur Erfassung, Analyse und Reproduktion der jeweiligen Vorlagen geeignet sind. Der technische Fokus liegt dabei auf hochwertigen und mehrkanaligen Kamera- und Verarbeitungssystemen

Das Leistungsangebot Produkt-/ Lösungsangebot: Dienstleistungen: Forschungsprojekte: Service: Projektspezifische Lösungen Weiterentwicklungen Produkte Beratung Projektleitung Entwicklung langjährige Erfahrung kontinuierlicher Informationsaustausch aktuelle Projekte Betreuung der laufenden Produkte/ Systeme Betreuung über das Ende der Gewährleistung hinaus Installations- und/ oder sonstige techn. Beratung Leistungserweiterungen Umstieg auf höhere Produktversionen

Die Kooperationspartner Produkt-/ Lösungsangebot: Dienstleistungen: Forschungsprojekte: Service: BMBF / AiF, University Magdeburg University Chemnitz Deutsches Forschungszentrum für künstliche Intelligenz DFKI Kaiserslautern Sensovation AG