EMVA 1288 Release 4 für neue Bildsensoren und Kameras
In Kürze erscheint das Release 4 des EMVA Standards 1288 zur objektiven Charakterisierung von industriellen Kameras. Die neue Version kann für multimodale Bildsensoren sowie für Kameras mit Vorverarbeitung und Optiken benutzt werden.
Das neue generelle Kameramodell des EMVA 1288 Standards Release 4.0 ohne eine Modellbeschreibung. (Bild: EMVA)
Die Entwicklung der Bildsensorik schreitet rasant voran. Bisher dominierten monochrome und Farbbildsensoren mit linearer Kennlinie. Nun kommen immer stärker auch multimodale Bildsensoren auf den Markt: Sensoren mit erweitertem Spektralbereich, insbesondere in den kurzwelligen Infrarotbereich (SWIR) hinein, multispektrale Bildsensoren mit mehr als drei Farbkanälen, Polarisationsbildsensoren und Laufzeitbildsensoren, die auch ein Tiefenbild generieren. Kameras für Fahrerassistenzsysteme und andere Anwendungen in nicht-industriellen Umgebungen treiben die Entwicklung von Kameras mit einem erweiterten Signalumfang voran, die eine nichtlineare Kennlinie aufweisen. Zudem ist nicht nur im Konsumerbereich sondern auch im industriellen Bereich die Tendenz zu beobachten, dass immer mehr Vorverarbeitung bereits in der Kamera stattfindet, um eine bessere Bildqualität zu erreichen.
Bisher: Lineare Kamerakennlinie und keine Vorverarbeitung
Bis zum Release 3.1 war die Anwendung des EMVA Standards 1288 auf Kameras mit einer linearen Kennlinie und ohne Vorverarbeitung, die das zeitliche Rauschen modifiziert, beschränkt. Das führte zu einem einfachen linearen Kameramodell als Grundlage für den Standard. Aus der Beziehung zwischen dem Eingangssignal (während der Belichtungszeit auf ein Pixel auftreffende mittlere Anzahl von Photonen) und dem Ausgangssignal (Mittelwert und Varianz des digitalen Kamerassignals) können die unbekannten Modellparameter, d.h. die Varianz des Dunkelrauschens, die Quantenausbeute und die Systemverstärkung durch eine Beleuchtungsserie vom Dunkelbild bis zur Sättigung bestimmt werden. Dabei spielen die Kennlinie (mittleres Ausgangssignal in Relation zur Bestrahlung in Photonen pro Pixel) und die Photontransferkurve (Varianz des Ausgangssignals in Relation zum Mittelwert des Ausgangssignals) eine zentrale Rolle. Alle weiteren anwendungsbezogenen Parameter, welche die Qualität des Bildsignals beschreiben, wie die absolute Empfindlichkeitsschwelle, die Sättigungskapazität, Dynamic Range und das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) lassen sich daraus berechnen.
