Bildverarbeitung selbst entwickeln

Die Basler AG stellt ein neues Tool für den digitalen Entwicklungsprozess von Vision Systemen vor. Die „Basler Vision Simulation“ ist eine Softwarelösung, mit der Anwender Bildverarbeitungssysteme und -applikationen in einer Simulationsumgebung selbst entwickeln und sofort testen können.

Mithilfe der digitalen Zwillinge können Vision Systeme vollständig digital konfiguriert, ihr Verhalten realitätsnah bewertet, mit anderen Konfigurationen verglichen und optimiert werden – lange bevor die erste Hardware aufgebaut wird. Gleichzeitig lassen sich synthetische Bilddaten erzeugen, die durch gezielte Randomisierung als Trainingsdaten für KI-Modelle dienen. 

Die Early Access-Version steht zum kostenlosen Download bereit und bietet bereits zum Start eine umfangreiche Konfigurationsauswahl: Mehr als 250 Kameras können mit 30 Objektiven mit Festbrennweite sowie 14 Balken- und Ringlichtern kombiniert werden.

Simulationsbasierte Entwicklung

In der Basler Vision Simulation bündelt sich die jahrzehntelange Erfahrung von Basler mit Bildverarbeitungsprodukten. Kern der Software ist die realistische digitale Modellierung der Basler Kameras hinsichtlich Auflösung, Pixelgröße, Sichtfeld (Field of View) und Belichtungszeit in Kombination mit Optiken, deren Brennweite, Schärfentiefe und Blende variierbar sind. Auch die Beleuchtungseigenschaften wie Lichtverteilung, Gesamtlichtemission und steuerbare Beleuchtungsintensität werden als wichtiges Systemelement ebenfalls berücksichtigt. 

Die hohe Übereinstimmung zwischen Simulation und Realität ermöglicht es Kunden, fundierte Entscheidungen darüber zu treffen, ob und wie ein spezifisches Anwendungsproblem gelöst werden kann: Welches Sichtfeld lässt sich mit welcher Kombination aus Kamera und Objektiv optimal realisieren? Reicht die gewählte Auflösung? Wie verändert sich die Szene bei unterschiedlichen Beleuchtungsprodukten?

Synthetische Datengenerierung für das KI-Training

KI-Architekturen, in diesem Fall CNNs (Convolutional Neural Networks), sind insbesondere dann präzise, wenn sie mit einem ausgewogenen und vielfältigen Datensatz an Beispielbildern trainiert werden. In der Praxis sind reale Bilddaten – insbesondere von Grenzfällen – oft schwer zu beschaffen, da in der Regel aufwändige Testaufbauten erforderlich sind. Im virtuellen Raum lassen sich sowohl 3D-Objekte als auch die Parameter von Vision Systemen deutlich einfacher variieren (randomisieren). So können Bilddaten von Grenzfällen erzeugt werden, zum Beispiel besonders helle oder dunkle Szenen oder Spiegelungen. Außerdem erhalten alle synthetischen Bilder exakte Annotationen – vollautomatisch und ohne manuellen Labeling-Aufwand.

Konkrete Vorteile für Entwickler

• Schnellere Entscheidungsfindung: Statt Wochen für physische Tests braucht es nur wenige Stunden für die virtuelle Validierung. Es können mehrere Varianten parallel durchgespielt und die beste ausgewählt werden, bevor Systemkomponenten bestellt werden.
• Reduzierte Entwicklungskosten: Es werden weniger physische Prototypen benötigt und es sind weniger Iterationen erforderlich, wodurch sich die Entwicklungskosten reduzieren. Die Einsparungen entstehen nicht nur bei den Materialkosten der Hardware, sondern auch bei der benötigten Arbeitszeit der Entwicklungsressourcen.
• Höhere Qualität und Vorhersagbarkeit: Da die Systeme virtuell vollständig validiert und auf den Anwendungsfall optimiert werden, steigt die Leistungsfähigkeit der finalen Lösung.

Ausblick

Während der Early Access-Phase wird die Software iterativ auf Basis von Kundenfeedback weiterentwickelt. Im Fokus stehen dabei zwei zentrale Aspekte. Selena Schwarm, Head of Business Innovation bei Basler, gibt einen Ausblick auf die Zukunft der Software: „Die Benutzerfreundlichkeit der Basler Vision Simulation wird weiter verbessert werden, sodass beispielsweise die Produktauswahl und die Systemzusammenstellung selbsterklärender erfolgen. Darüber hinaus arbeiten wir mit dem Team an zusätzlichen Features, die reale Produkte noch umfassender abbilden.“ Ziel ist es, bis Anfang nächsten Jahres eine Version bereitzustellen, die sich für den produktiven Einsatz im operativen Geschäft eignet.

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