Basler entwickelt sich seit einigen Jahren vom reinen Kamerahersteller zum Full Line Provider für Computer-Vision-Produkte und -Lösungen. Dabei soll auch Software ein Schlüssel zum zukünftigen Erfolg des Unternehmens sein. Aus diesem Grund hat die Firma ihre Bildaufnahmesoftware pylon durch die Basler pylon vTools um Bildverarbeitungsfunktionen erweitert. Das umfangreiche Softwareangebot ist in kleine Module mit unterschiedlichen Ausstattungsvarianten aufgeteilt. Die Module können einzeln erworben werden. Der Anwender bezahlt dabei nur die Tools, die er auch verwendet.
Workflow der vTools
Zentrale Schaltstelle für die Arbeit mit den pylon vTools ist die Workbench, die in den pylon Viewer integriert wurde. Hier werden die Bildverarbeitungs-Workflows mit den vTools zusammengestellt. Ausgangspunkt des Bearbeitungsprozesses ist das Camera vTool, mit dem das Bild akquiriert wird. Anschließend kann dieses mit weiteren pylon vTools aus den Bereichen Code Reading, Measurement, Matching und Blob Analyse weiterverarbeitet werden. Die hieraus gewonnenen Informationen wie z.B. Texte, Positionen, Größen oder Anzahl können danach in der Applikation genutzt werden. Gespeichert wird der Workflow in einer Recipe-Datei, welche die im Rezept vorhandenen pylon vTools, Datenflüsse und Einstellungen der vTools kodiert. Über die pylon Data Processing API können User die Rezeptdateien wieder laden, ausführen und auf die analysierten Daten und Einstellungen zugreifen. Insgesamt werden so mit Hilfe einzelner oder mehrerer pylon vTools viele Anwendungen abgedeckt, die sowohl Bildvorverarbeitung als auch Auswertung beinhalten.
Kalibrieren und Messen
Das Calibration vTool ermöglicht eine Rektifizierung des Bildes und eine Kalibrierung der Kamera, so dass Pixelkoordinaten in Weltkoordinaten transformiert werden können. Die errechnete Transformation lässt sich für weitere Tools als Input verwenden. So können beispielsweise mit den Measurements vTools Kanten entlang einer Linie gefunden und geometrische Primitive wie Kreise, Ellipsen, Rechtecke und Linien sowohl in Pixeln als auch in Realweltkoordinaten präzise vermessen werden. Neben der Kamerakalibrierung mit einem Kalibrier-Pattern bietet das Calibration vTool auch eine Maschinenkalibrierung an, bei dem das Weltkoordinatensystem und das Koordinatensystem des Vision-Systems in Beziehung gebracht werden.
Code Reader
Mit Hilfe des Barcode Readers können alle gängigen Barcodetypen gelesen werden. Dabei ist der Auslesealgorithmus robust gegenüber Ausrichtung, Überbelichtung, Print Growth und Unschärfe. Im Bereich der 2D-Codes werden Data Matrix Code Reader und QR-Code Reader angeboten, welche auch Codes mit verzerrten Suchmustern erkennen. Alle Code Reader gibt es in den Varianten Starter, Basic und Pro, die sich jeweils in Performance, Funktionalität und Preis unterscheiden.
Segmentierung und Analyse
Mit dem Blob-Analysemodul können Anwender Objekte, die sich durch gemeinsame Eigenschaften vom Hintergrund trennen lassen, segmentieren und analysieren. Pylon bietet sowohl für Grauwertbilder als auch für Farbbilder verschiedene Tools zur Segmentierung der Objekte an: manuelle bzw. automatische Schwellwertsegmentierung, relativer Schwellwert zum Segmentieren von Merkmalen auf inhomogenem Hintergrund und einen Color Classifier, der mittels des Gaußschen Mixture Models Pixel klassifiziert. Zur Auswertung der gefundenen Blobs werden Analysefunktionen bereitgestellt, die Aussagen über die Position, Größe und weitere Merkmale treffen.
Robustes und präzises Matching
Formbasiertes und korrelationsbasiertes Matching werden in pylon durch die Geometric Pattern Matching vTools sowie Template Matching abgedeckt. Template Matching ist ein korrelationsbasierter Ansatz, der mittels Pixelintensitäten das trainierte Template unabhängig von der Ausrichtung im Live-Bild sucht. Der Algorithmus ist dabei robust gegenüber Textur, Unschärfe und Kantendeformation. Das Geometric Pattern Matching sucht mittels eines trainierten Kantenmodells rotierte, skalierte und sogar teilweise verdeckte Merkmale im Live-Bild. Anschließend lässt sich ein Objekt mittels Alignment anhand der gefundenen Position ausrichten, um zum Beispiel Messaufgaben präzise durchführen zu können.
Demnächst Deep Learning
Bei einigen Analyseaufgaben stoßen die klassischen Bildverarbeitungsalgorithmen an ihre Grenzen. Für komplexe Probleme wird Basler in Zukunft weitere vTools anbieten, die typische Deep Learning Use Cases lösen können, wie zum Beispiel Object Detection, Klassifizierung, Anomaly Detection und Segmentierung. Um ein Problem datengetrieben zu lösen, wird das Training eines Deep Learning Models anhand von Beispieldaten notwendig, wofür eine ML-Operations-Plattform geplant ist. Die Plattform wird nicht nur die Entwicklung, das Deployment und das Monitoring Deep Learning basierter Vision Lösungen unterstützen, sondern auch für Nicht-Vision-Experten eine einfache Möglichkeit bieten, komplexe, hybride Bildverarbeitungsprobleme kameranah zu lösen. Zusammen mit den klassischen vTools, die im Laufe des Jahres weiter ausgebaut werden, entsteht so ein umfassendes Lösungsportfolio für Bildverarbeitungsanwender.
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