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Der EMVA-1288-Standard

Die von der European Machine Vision Association (EMVA) herausgegebene Norm zur Bewertung und Vermessung von zeilen- und matrixförmigen Bildsensoren sowie Kameraeigenschaften von Grauwert- und Farb-Kameras der industriellen Bildverarbeitung wird von einem Konsortium aus Kamera- und Sensorherstellern, Endanwendern und der EMVA erarbeitet (www.standard1288.org).
Der Standard legt wesentliche physikalische Parameter fest und definiert Messverfahren und Richtlinien für die Darstellung der Messergebnisse. Ziel ist eine objektive Vergleichbarkeit von Kameras und Sensoren mit einheitlichen Methoden für Kameraanwender und -hersteller zum objektiven Vergleich und zur Analyse, Qualitätsverbesserung von Produkten und Prozessen. EMVA 1288 berücksichtigt Parameter wie Empfindlichkeit, Quanteneffizienz, Dynamikbereich, spektrale Empfindlichkeit, räumliches und zeitliches Rauschen für Dunkel- (DSNU) und Hellsignal (PRNU), Gesamtverstärkung, Linearität, Farbwahrnehmung, Homogenität, defekte Pixel (helle, dunkle, abweichende mit Ort und Anzahl), Triggerverzögerungen und Jitter. Hintergrund für die Berechnungen ist ein strukturiertes mathematisches Modell, das beschreibt, wie aus einfallenden Photonen Intensitätswerte werden und wie vorkommende Rauschquellen einwirken. Mit diesem Modell können das Signal/Rausch-Verhältnis, die Gesamtverstärkung, das Dunkelrauschen und die Quantenausbeute bestimmt werden. Allesamt wichtige Größen für Kamera-Anwender, die auf diese Weise – auch bei Unkenntnis der Kennwerte der Kamera-Elektronik – alle wichtigen Daten der Kamera messen können. Dazu dient auch die Beschreibung der zugehörigen Kamera-Prüfstände. Eine anschauliche Darstellung zur Interpretation der Kameradaten ist das Bildqualitätsdiagramm: Ein doppelt logarithmisches Diagramm, aus dem sich direkt ablesen lässt, wie weit die betrachteten Kameras von einer idealen Kamera abweichen, oder wie groß das maximale Signal/Rausch-Verhältnis, wie hoch das Dunkelrauschen und wie groß die Quantenausbeute ist. Da im Standard EMVA 1288 etliche Umwelt- und Messbedingungen oder Parameter der Kamerafunktionen nicht festgelegt sind, bleibt zu beachten, dass selbst ermittelte Kameraeigenschaften durchaus von denen der Hersteller abweichen können. Alle Angaben beziehen sich auf die Kamera und den Bildsensor ohne Objektiv. Da immer mehr Anwendungen von Kameras und Bildsensoren auch außerhalb des sichtbaren Lichtes stattfinden, wird beim EMVA 1288 die spektrale Empfindlichkeit mit den von menschlicher Wahrnehmung unabhängigen radiometrischen Größen beschrieben. Das ist sinnvoll, da in der Machine Vision nicht die gute Farbwiedergabe im Mittelpunkt steht, sondern welche Beleuchtungswellenlänge welchen Signalpegel (auch außerhalb des sichtbaren Lichtes) hervorruft. Die EMVA-1288-Norm unterscheidet sich von einer Reihe von ISO-Standards, die der Messung der Empfindlichkeit (ISO12232), der Bestimmung des Auflösungsvermögens (ISO12233), der Ermittlung der Kamerakennlinie (ISO14524), und der Bestimmung des Rauschens und des Signal-Rauschabstandes dienen (ISO15739). Diese Standards betrachten im Gegensatz zu EMVA 1288 immer die Qualität des Gesamtsystems Kamera/Objektiv. Derzeit aktuell ist die Version 3.0 (2016). Die Version 3.1 steht zur Freigabe.

Quellen

Schulungsexposé ‚Charakterisierung digitaler Kamerasysteme nach ISO und EMVA 1288‘, 2009; www.framos.eu

www.emva.org/wp-content/uploads/ EMVA1288-3.1rc1.pdf (Stand 16.08.16)

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