Schärfentiefe und Abbildungstiefe

Schärfentiefe (Tiefenschärfe) und Abbildungstiefe sind zusammengehörende Größen der optischen Abbildung: Die Schärfentiefe entsteht auf der Gegenstandsseite, die Abbildungstiefe auf der Bildseite.

Bei der Fotografie wird als Schärfentiefe die Erscheinung bezeichnet, dass sich die schärfe 'nicht merklich ändert'. (Bild: robdomel / Fotolia.com)

Bei der Fotografie wird als Schärfentiefe die Erscheinung bezeichnet, dass sich die schärfe ’nicht merklich ändert‘. (Bild: robdomel / Fotolia.com)

Wird ein Gegenstand vor einem Objektiv entlang der optischen Achse verschoben, ändert sich die Schärfe des entstehenden Bildes. Bei der Fotografie wird als Schärfentiefe dabei die Erscheinung bezeichnet, dass sich die Bildschärfe´nicht merklich ändert. In der Bildverarbeitung wird damit beschrieben, dass die Lage des Hell-Dunkel-Übergangs einer Objektkante auch bei Änderungen der Bildschärfe konstant und zuverlässig erkannt wird. Der Entfernungsbereich vor dem Objektiv, in dem sich der Gegenstand für die ´nicht merklich unscharfe Abbildung/das Bild mit erkannter Objektkante befinden darf, ist der Schärfentiefebereich. Er wird durch die vordere und hintere Schärfentiefengrenze begrenzt. Werden diese Grenzen überschritten, so wird das Bild für die Erkennung zu unscharf. Praktisch bedeutsam ist die Schärfentiefe für die zuverlässige Erkennung von Bildinhalten, auch wenn sich die Gegenstände in unterschiedlicher Entfernung zum Objektiv befinden bzw. unterschiedlich scharf abgebildet werden. Ursache für das Auftreten der Schärfentiefe ist die begrenzte örtliche Auflösung des Bildsensors (Pixelgröße). Wären Pixel unendlich klein, könnte es keine Schärfentiefe geben. Drei Einflussfaktoren beeinflussen die Größe des Schärfentiefebereiches: (a) Die zulässige Unschärfe im Bild, (b) die Größe der Öffnungsblende und (c) der Abbildungsmaßstab. Er vergrößert sich bei größeren Pixeln (verringert geometrische Auflösung), geschlossener Blende (Grenzen der förderlichen Blende beachten) und kleinerem Abbildungsmaßstab. Berechnet wird der Schärfentiefebereich S wie folgt:

  • • Bei entozentrischen Objektiven:

S=u’*2k*(ß’eff.-1)/ß’eff.2 mit ß’eff.=k*(1-ß‘)

  • • Bei telezentrischen Objektiven:

S=u’*(ß‘-1)/(A’*ß’2)

u‘ zulässige Unschärfe im Bild

k Blendenzahl

ß‘ rechnerischer Abbildungsmaßstab (<0)

ß‘ eff. effektiver Abbildungsmaßstab (<0)

A‘ bildseitige numerische Apertur

Die Größenbereiche der Schärfentiefe sind sehr verschieden: Mikroskopische Aufnahmen haben bei großem Abbildungsmaßstab nur wenige µm Schärfentiefebereich. Aufnahmen großer Objekte (kleiner Abbildungsmaßstab) können Schärfentiefebereiche von vielen Metern bis km beinhalten. Bildseitige Begleiterscheinung der Schärfentiefe ist die Abbildungstiefe. Sie kennzeichnet den Bereich, in dem sich der Bildsensor entlang der optischen Achse um die ideal scharfe Abbildungsebene befinden darf, und dennoch ein hinreichend scharfes Bild entsteht. Abbildungstiefe und Schärfentiefe sind über den Abbildungsmaßstab miteinander verknüpft.

Schärfentiefe und Abbildungstiefe
Bild: robdomel / Fotolia.com


Das könnte Sie auch interessieren

Oberflächen- und Konturmessung in einem Gerät

Das integrierte Messsystem Duo Vario bietet zwei Messverfahren: das Konfokale und die Fokusvariation, für eine Oberflächenanalyse von Rauheit sowie Konturmessungen. Mit dem konfokalen Verfahren können stark reflektierende Oberflächen rückführbar auf herstellerunabhängige Raunormale gemessen werden. Mit dem neuen Gerät ist dies nun auch mit einem größeren Bildfeld und mit einer höheren lateralen Auflösung möglich. Das Fokusvariationsverfahren ist vor allem für die Messung von Formen und Konturen vorteilhaft. Dabei beträgt der Akzeptanzwinkel über 85°.

www.confovis.com

3D-Fotogrammetrie-Kamera mit visueller Projektion

Die Maxshot 3D-Fotogrammetrie-Kamera verbindet eine einfache Bedienung und Genauigkeit mit umfangreichen Größenmessprojekten. Sie kann als einzelnes Messgerät aber auch in Kombination mit Creaforms 3D-Scannern und tragbaren KMMs verwendet werden. Das Gerät ist 40% präziser als der Vorgänger und hat eine volumetrische Genauigkeit von bis zu 0,015mm/m. Eine visuelle Projektion mit Echtzeit-Feedback direkt auf dem Teil, leitet den Nutzer zu der richtigen Position für die Aufnahme.

www.creaform

Reflektivität in voller Bandbreite

Das Interferometer µPhase basiert auf dem Twyman-Green-Prinzip und vermisst hochpräzise Abweichungen in Planität und Sphärizität, mit einer Genauigkeit bis zu 0.01µm. Die berührungsfreie Messung und Auswertung erfolgt dabei großflächig innerhalb von Sekunden.

www.trioptics.com

Anzeige
66. Heidelberger Bildverarbeitungsforum

Das 66. Heidelberger Bildverarbeitungsforum wird am 10. Oktober in Freiburg an der Technischen Fakultät der Albert-Ludwigs-Universität stattfinden. Das diesjährige Schwerpunktthema lautet ‚Mensch-Maschine-Interaktion mit Vision‘ und gibt anhand von verschiedenen Vorträgen einen systematischen Einblick in die Anwendungsfelder, in der Vision-Technologien zur Interaktion mit dem Menschen eingesetzt werden können. Am Ende der Veranstaltung wird es eine große Abschlussdiskussion zur Fazit-Findung geben.

www.bv-forum.de

Anzeige
Yxlon: Neuer Global Director of Electronics Sales

Yxlon International, spezialisiert auf Durchleuchtungs- und CT-Inspektionssysteme, hat Keith Bryant zum neuen Global Director Electronics Sales ernannt. Bryant bringt über 25 Jahre an Erfahrungen im Bereich Technical Sales mit sich, besonders aus dem Bereich X-Ray. Er wird fortan für alle globalen Marktkanäle zuständig sein und dem globalen Salesteam des Unternehmens vorstehen.

www.yxlon.com

Anzeige
Megatrend Embedded Vision

Mit der ersten Embedded Vision Europe (EVE) Konferenz wird Stuttgart vom 12. bis 13. Oktober zur Embedded Vision Hauptstadt Europas. Hauptredner und Aussteller für die Premierenveranstaltung im ICS Stuttgart stehen bereits fest.

www.embedded-Vision-emva.org

Anzeige