Weitere Informationen und Videos: www.baslerweb.com/de-de/innovation/vision-simulation
Klassischerweise läuft die Entwicklung eines Vision Systems wie folgt ab: Die Hardware wird physisch zusammengestellt und erste Tests zeigen Optimierungsbedarf. Kamera, Optik oder Beleuchtung werden verändert, Material wird erneut zusammengestellt, und der Zyklus wiederholt sich. Jede Iteration kostet Zeit und Ressourcen, insbesondere wenn gewünschte Einzelkomponenten längere Lieferzeiten haben. Bei komplexen Systemen entstehen schnell Wochen oder Monate zusätzlicher Entwicklungszeit. Hinzu kommt: Finale Hardware-Entscheidungen werden oft erst spät getroffen, wenn bereits viel investiert wurde.
Das Innovationsteam von Basler sieht die Lösung in einem grundlegend anderen Ansatz: Vision Simulation. Statt Vision Systeme ausschließlich physisch zu konfigurieren und zu testen, bildet die neu entwickelte Basler Vision Simulation sie vollständig digital ab. Das Verhalten von Kameras, Optiken und Beleuchtung wird virtuell dargestellt, Szenarien werden simuliert, Systeme werden validiert und optimiert – alles bevor Hardware aufgebaut wird.
Vision Simulation im Nvidia Omniverse
Im Kern bildet die Software das Vision System als digitalen Zwilling auf Basis des Nvidia Omniverse ab. Die jahrzehntelange Erfahrung von Basler in Sachen Bildverarbeitung dient dabei als Grundlage, um Simulationen mit höchster physikalischer Genauigkeit zu ermöglichen. Kameras werden realitätsnah modelliert, einschließlich Auflösung, Pixelgröße, Sichtfeld und Belichtungszeit. Ebenso wird das Verhalten von Optiken präzise nachgebildet, etwa in Bezug auf Brennweite, Schärfentiefe und Blende. Auch Beleuchtungssysteme werden detailliert simuliert: Lichtverteilung, Gesamtlichtemission sowie die Steuerung der Intensität, z.B. über den Basler SLP Controller. Durch einen Validierungsprozess wird zudem sichergestellt, dass das Verhalten des Vision Systems in der Simulation der Realität entspricht und somit der Sim2Real Gap so gering wie möglich ist.
Synthetische Datengenerierung für KI-Training
Gleichzeitig eröffnet die Simulation neue Möglichkeiten für die nahtlose Verbindung mit KI-Modellen und die Erzeugung synthetischer Daten. Die Datengenerierung erfolgt durch systematische Randomisierung: Geometrien, Positionen und Eigenschaften der Objekte werden variiert, ebenso wie Kameraparameter, Optiken und Beleuchtungsszenarien. Dadurch entstehen vielfältige Bildsituationen, die reale Einsatzbedingungen umfassend widerspiegeln. Gleichzeitig sorgt die physikalisch basierte Simulation von Licht, Materialeigenschaften und Sensorverhalten dafür, dass die erzeugten Bilder eine hohe Realitätsnähe aufweisen.
Jedes generierte Bild wird automatisch mit exakten Annotationen versehen. Diese entstehen direkt aus der Simulation und sind daher konsistent, vollständig und ohne manuellen Labelling-Aufwand verfügbar. Auf diese Weise entsteht eine durchgängige Pipeline zur Erzeugung ausgewogener Datensätze, die von der Simulation über das Training bis hin zum produktiven Einsatz von KI-Modellen reicht. Neue Szenarien können jederzeit ergänzt und in kurzer Zeit generiert werden, wodurch Trainingsdaten flexibel erweitert, gezielt gesteuert und optimal an spezifische Anforderungen angepasst werden können. Damit endet die Simulation nicht bei der digitalen Abbildung des Kamerasystemverhaltens, sondern ermöglicht eine durchgängige Optimierung entlang des gesamten Entwicklungsprozesses: von der Hardwareauslegung bis zur Software- und KI-Performance, noch bevor das System real implementiert wird.
Early-Access-Programm
Die Basler Vision Simulation ist jetzt für Interessierte als Early-Access-Version kostenfrei verfügbar. Entwicklungsteams erhalten Zugriff auf die Software und können erste Funktionen testen, eigene Anwendungsfälle in der virtuellen Umgebung erproben und direktes Feedback geben, das direkt in die Entwicklung von weiteren Funktionalitäten, eine Verbesserung der Benutzerfreundlichkeit und Leistungsfähigkeit der finalen Lösung einfließt. Somit wird die Simulation anhand von realen Anforderungen kontinuierlich weiterentwickelt.
