Lexikon der Bildverarbeitung: Bewegungsunschärfe

Bewegungsunschärfe kennzeichnet den Vorgang, wenn in der lichtempfindlichen Phase der Bildaufnahme einer Kamera oder während der Leuchtdauer einer Blitzbeleuchtung eine Relativbewegung zwischen Kamera und Prüfobjekt stattfindet.

Bild: Evotron GmbH & Co. KG

Dabei bewegt sich die Abbildung auf dem Bildsensor proportional mit dem Abbildungsmaßstab und hinterlässt im Bild eine unscharfe Abbildung in Bewegungsrichtung. Die Größe der Unschärfe berechnet sich wie folgt:

BUBild = |ß’| * vObjekt * tBel

BUBild Bewegungsschärfe im Bild [mm]

ß‘ Abbildungsmaßstab des Objektivs

vObjekt Bewegungsgeschwindigkeit des Prüfobjekts [mm/s]

tBel Leuchtdauer (Blitz) bzw. Belichtungszeit (Kamera) [s]

Kleinere Pixelabmessungen stellen für die Bewegungsunschärfe ein zunehmendes Problem dar, weil die Anzahl der von Unschärfe betroffenen Pixel dadurch ansteigt. Da die sichere Funktion etlicher Bildverarbeitungsalgorithmen jedoch von der Bildschärfe abhängt, sollte die Bewegungsunschärfe im Bild möglichst klein gehalten werden. Als Richtwert wird allgemein eine Pixelgröße angesetzt. Bei welcher Belichtungszeit bzw. Bewegungsgeschwindigkeit das der Fall ist, kann für anwendungspraktische Berechnungen aus der o.g. Formel abgeleitet werden.

Für die fertigungsnahe Messtechnik spielt die Bewegungsunschärfe eine wichtige Rolle, wenn zuverlässig in Bewegung gemessen und geprüft werden muss. Dabei tritt typischerweise eindimensionale Bewegungsunschärfe auf, wie sie z.B. durch einen zu schnellen Vorschub des Prüfobjektes entsteht. Sie kann unter Berücksichtigung der o.g. Formel kompensiert werden. 2D-/3D-Bewegungsunschärfe ist schwieriger zu erkennen und zu beseitigen, besonders wenn sie durch Schwingungen von Kamera mit Objektiv und/oder Prüfobjekt in der Ebene oder im Raum verursacht wird.

Anstrengungen, die Bewegungsunschärfe zu verringern, geraten bei schnelllaufenden Maschinen an ihre Grenzen. Trotz immer leistungsfähigerer Lichtquellen und Blitzcontroller ist die in kürzester Zeit verfügbare Lichtmenge immer noch begrenzt. Um dennoch ein hinreichend belichtetes und kontrastreiches Bild zu erlangen, muss meist die Belichtungszeit oder Leuchtdauer auf Kosten einer größeren Bewegungsunschärfe verlängert werden.