Günstige ToF Alternative

Integrierte Tiefenwahrnehmung mit Intel RealSense

Stemmer Imaging ist vor kurzem mit Intel eine Vertriebspartnerschaft bezüglich der RealSense D400 Kameraserie eingegangen. Die Technologie basiert auf einem modularen Konzept, das sowohl Tiefeninformationen, als auch HD-Bildaufnahmen in Vollfarbe liefert. Mark Williamson, Director Corporate Market Development der Stemmer Imaging AG, erläutert einige Hintergründe zu der Kamera.

RealSense D400 wurde als OEM-Modul für die Integration in viele unterschiedliche Produkte und Märkte entwickelt. (Bild: Stemmer Imaging AG)

Sie beschreiben die Intel RealSense-Technologie mit dem Slogan ´3D-Bildverarbeitung auf Embedded Ebene´. Was verstehen Sie darunter?

Mark Williamson: Die RealSense-Technologie von Intel ist sowohl als einzelne Kamera, aber auch als Embedded-OEM-Modul zur Integration in Systemen verfügbar. Der verwendete D4-ASIC stellt dem Anwender dabei eine Rechenleistung im Teraflop-Bereich zur Verfügung, um 3D-Daten ohne jegliche Belastung des Embedded-Prozessors auszugeben. Dadurch kann diese Technologie auch in Applikationen eingesetzt werden, die Prozessoren mit nur geringer Leistung nutzen. Die D400-Serie ist das erste RealSense-Modul von Intel, das in Embedded-Plattformen genutzt werden kann, die auf Linux und auf ARM-Prozessoren basieren.

Wo sind die Unterschiede zu klassischen 3D-Systemen, die Sie im Programm haben?

Williamson: Die Intel-Produkte sind die ersten echten stereobasierten 3D-Bildverarbeitungssysteme, die Stemmer Imaging anbietet. Traditionelle 3D-Systeme arbeiten nach dem Prinzip der Lasertriangulation oder der Streifenlichtprojektion und erlauben sehr genaue Messergebnisse. Die RealSense-Module liefern eine ähnliche Genauigkeit wie Time-of-Flight-Kameras, allerdings zu einem erheblich günstigeren Preis, wobei sie von Intel jedoch nicht in einem industrietauglichen Gehäuse verfügbar sind.

Können Sie uns ein paar technische Daten dieser Kameras nennen?

„Die RealSense-Module liefern eine ähnliche Genauig-keit wie ToF-Kameras, allerdings zu einem erheblich günstigeren Preis.“
Mark Williamson, Stemmer Imaging (Bild: Stemmer Imaging AG)

Williamson: Die RealSense D400-Serie ist modular, weshalb Entwickler flexibel entscheiden können, was für ihre jeweilige Anwendung erforderlich ist. Alle Module liefern bis zu 90 3D-Bilder/sec in VGA-Auflösung und 30fps mit einer Auflösung von 1.280×720 Bildpunkten bei Arbeitsabständen von 0,2 bis über 10m. Dabei sind zwei unterschiedliche Konfigurationen verfügbar: Die Version mit Rolling Shutter bietet ein Field-of-View von 69,4° horizontal und 42,5° vertikal. In der Global Shutter-Variante ist der Arbeitsbereich etwas größer und deckt 91,2° horizontal und 65,5° vertikal ab. Entwickler haben die Wahl zwischen einem passiven Stereo-Tiefensensor, oder als Option einen zusätzlichen IR-Projektor, der die Erkennung auch von flachen Objekten ohne Textur ermöglicht. Als weitere Möglichkeit ist eine zusätzliche Full HD-RGB-Kamera mit Rolling Shutter verfügbar. Als Schnittstelle kommt USB 3.0 zum Einsatz. Die Tiefen-Genauigkeit ist im Messbereich bis 4m mit 2% spezifiziert.

Bei Intel RealSense denke ich eher an ein ´Spielzeug´ wie z.B. eine Kinect, als an eine industrietaugliche Kamera. Kann man diese Geräte in industriellen Umgebungen einsetzen?

Williamson: Die Kinect war tatsächlich als reine Konsumer-Technologie für den Spielemarkt ausgelegt. Die RealSense D400 wurde hingegen als OEM-Modul für die Integration in viele unterschiedliche Produkte und Märkte entwickelt. Die Kameraversionen verfügen über ein Gehäuse aus Aluminium, das etwa so robust ist wie das einfacher Industriekameras, und eignen sich für Anwendungen mit kleineren Stückzahlen. Für den Einsatz in rauen Industrieanwendungen ist es aber erforderlich, die RealSense-Produkte in robustere Gehäuse einzubauen.

Für welche Zielgruppen sind die Kameras ausgelegt?

Williamson: Aus unserer Sicht eignen sich diese Produkte für viele Anwendungen in Bereichen, in denen bisher kaum traditionelle Bildverarbeitung zum Einsatz kommt, wie z.B. in der Maschinensicherheit, bei der Erkennung von verdächtigen Objekten, bei der Interaktion von Mensch und Maschine, der autonomen Navigation von Drohnen, im Bereich der Servicerobotik, z.B. Staubsaugerroboter, oder auch im Einzelhandel beim Thema Digital Signage. Es gibt aber auch denkbare Anwendungen im traditionellen Industrieumfeld, z.B. beim robotergestützten Palettieren oder bei der Konturerkennung von Objekten. Die RealSense-Technologie eignet sich allerdings nicht für Anwendungen, in denen akkurate Messergebnisse gefordert sind. Für diese Aufgabenstellungen haben wir andere Produkte.

Sie haben zwei Starter Kits im Angebot. Wo liegen die Unterschiede bei beiden Versionen?

Williamson: Beide Starter Kits enthalten neben der Kamera einen Tripod-Adapter, ein Kabel und Detailinformationen darüber, wie man die Entwicklungsumgebung nutzt. Der Lieferumfang des D415-Starter-Pakets umfasst das Tiefenmodul D415, das aus einem Rolling-Shutter-Stereo-Kamerapaar, einem aktiven Laserprojektor und einer Full-HD-RGB-Farbkamera besteht. Dieser Sensor eignet sich perfekt für stationäre oder langsam bewegte Anwendungen, in denen der Preis eine kritische Rolle spielt. Das Tiefenmodul D435 besteht aus einem Global-Shutter-Stereo-Kamerapaar, einem Weitwinkel-IR-Projektor und einer Full-HD-RGB-Farbkamera und eignet sich eher für Anwendungen mit schnell bewegten Objekten. Diese Variante erlaubt die Überwachung eines größeren Bereichs, ohne den Arbeitsabstand vergrößern zu müssen. Daneben wird Stemmer Imaging seinen Kunden auch eine Reihe an zugehörigen Dienstleistungen anbieten, um Entwicklungszeiten zu minimieren. Beispiele hierfür sind u.a. kundenspezifische Kalibrierungen, die Integration in Produkte von Drittfirmen unter Einsatz unserer eigenen Softwareplattform Common Vision Blox (CVB) sowie ein optionaler Premium-Support, der sonst beim Kauf der Kameras nicht als Standard verfügbar ist.