Bildverarbeitung

Mitarbeit bei Standardisierung erwünscht

Mitarbeit bei Standardisierung erwünscht

Mitarbeit bei Standardisierung erwünscht

In vielen Technologien ist Standardisierung das technologische Tor zu einer barrierefreien Welt. Denn erst Standardisierung  gewährleistet die Kompatibilität der Produkte von unterschiedlichsten Anbietern sowie die Anbindung an Systeme der Kundenbranchen. Normen vereinfachen die Übernahme und Integration einer Technologie, sie reduzieren die Lernkosten für Anwender wie auch die Entwicklungskosten der Anbieter. Auch für die Bildverarbeitung als noch immer relative junge Branche waren die weltweiten, gemeinsamen Standardisierungsbemühungen der vergangenen 15 Jahre ein Schlüssel zum Durchbruch. Seit dem Jahr 2009 arbeiten die internationalen Bildverarbeitungsverbände unter dem Dach der so genannten G3 gemeinsam daran, bestehende Standardisierungsinitiativen voranzutreiben und neue Felder für Standardisierung sowohl innerhalb der Bildverarbeitung als auch in Kooperation mit angrenzenden vertikalen Branchen auszuloten. Die European Machine Vision Association (EMVA) ist einer der fünf G3-Partner.

Standardisierung ist kein Selbstläufer

Wichtig im Verständnis dafür, wie Standardisierung entsteht ist, dass die jeweiligen Verbände als Hosting-Organisation eines Standards primär den Rahmen bereitstellen. Die eigentliche Arbeit erfolgt innerhalb der Arbeitsgruppe des Standards, deren Mitgliedern meinst von Unternehmen abgestellt werden, die den jeweiligen Standard etwa ihre Produkte integrieren. Dies führt dazu, dass sonst am Markt konkurrierende Unternehmen bei der Standard-Entwicklung innerhalb der Working Group kooperieren. Weitere Mitglieder der Working Groups sind Vertreter von Wissenschaft und Forschung. Die Arbeitsgruppen der einzelnen Standards sind grundsätzlich offen für Mitarbeit. Wer sich also bei der Gestaltung eines Bildverarbeitungsstandards einbringen möchte ist herzlich eingeladen, mit der jeweiligen Working Group oder aber über die EMVA als Hosting-Verband Kontakt aufzunehmen.

EMVA 1288 und GenICam finden sich überall in der Bildverarbeitung

Die European Machine Vision Association (EMVA) hostet derzeit vier Bildverarbeitungs-Standards. Zum einen ist dies EMVA 1288, ein inzwischen weltweit etablierter Standard zur Beschreibung und zum Vergleich der Bildqualität von Kameras. Hintergrund der EMVA 1288-Standardinitiative ist, dass sich die Auswahl der geeigneten Kamera für eine bestimmte Bildverarbeitungsanwendung oft als herausfordernde Aufgabe erweist. Denn die  von den Herstellern zur Verfügung gestellten Datenblätter sind oft schwer zu vergleichen. Häufig sind zudem wichtige Informationen nicht verfügbar und der Anwender ist gezwungen, einen kostspieligen Vergleichstest durchzuführen, der unter Umständen immer noch nicht alle relevanten Kameraparameter liefert. Hier kommt der EMVA 1288 Standard ins Spiel. Er definiert eine einheitliche Methode zur Messung, Berechnung und Darstellung von Spezifikationsparametern für Kameras und Bildsensoren, die für Bildverarbeitungsanwendungen verwendet werden und schafft damit Transparenz beim Vergleich von Kameras und Bildsensoren.

Von ebenso grundlegender Bedeutung für die Bildverarbeitung ist auch der Generic Interface for Cameras, besser bekannt unter dem Kürzel GenICam. Heutige Digitalkameras sind vollgepackt mit einer Vielzahl von Funktionalitäten. So sind etwa die Verarbeitung des Bildes und das Anhängen der Ergebnisse an den Bilddatenstrom, die Steuerung der externen Hardware und die Ausführung des Echtzeitteils der Anwendung sind zu üblichen Aufgaben für Bildverarbeitungskameras geworden. Infolgedessen ist die Programmierschnittstelle für Kameras immer komplexer geworden. Der GenICam-Standard hat sich hier zur weltweiten Grundlage für die Plug & Play-Bedienung von Kameras und Geräten in der Bildverarbeitung entwickelt, auf dessen Rückgrat sämtliche anderen etablierten Hardware-Schnittstellenstandards für die industrielle Bildverarbeitung wie etwa CameraLink, CameraLink HS, CoaXPress, GigE Vision und USB3 Vision aufbauen. Damit bietet GenICam eine generische Programmierschnittstelle für alle Arten von Geräten (hauptsächlich Kameras), unabhängig davon, welche Schnittstellentechnologie sie verwenden oder welche Funktionen sie implementieren. Im Ergebnis ist die Anwendungsprogrammierschnittstelle (API) unabhängig von der Schnittstellentechnologie immer identisch.

Diese beiden EMVA-gehosteten Standards haben sich international etabliert. Sie gewährleisten, dass Käufer von Bildverarbeitungskameras oder Bildverarbeitungssoftware mit anhand von EMVA 1288 Kriterien verglichenen und ausgewählten Komponenten die Bildqualität ihrer Wahl  bekommt und in der Anwendung die Bilddaten mittels integrierten GenICam-Modulen einfach und zuverlässig aus der Kamera in den nächsten Verarbeitungsschritt gelangen.

Neue Standardinitiativen der EMVA: OOCI und emVISION

Standardisierung in der Bildverarbeitung ist ein dynamischer Prozess und keinesfalls Selbstzweck. Daher werden neue Standardisierungsprojekte innerhalb des G3-Zusammenschlusses von allen beteiligten Verbänden auf ihre Notwendigkeit hin geprüft. Eine der jüngst von der EMVA angestoßenen und durch die G3 anerkannten Initiativen für einen neuen Bildverarbeitungsstandard setzt auf den bestehenden Richtlinien von EMVA 1288 und GenICam auf und versucht, das Zusammenspiel von Optik-Blende-Mechanik um die Kamera so zu steuern, dass alle 1288 Messbedingungen auch in der Praxis eingestellt und kontrolliert werden können. Erstaunlicherweise ist die Objektivfassung nämlich diejenige Komponente in einem Bildverarbeitungssystem, die sich seit den Anfängen der industriellen Bildverarbeitung nicht verändert hat. C-Mount ist die gebräuchlichste Art der Objektivfassung und sogar älter als die Technologie der Bildverarbeitung. Aus diesem Grund hat die EMVA beschlossen, eine neue Standardisierungsgruppe für einen Open Lens Camera Communication Standard ins Leben zu rufen. Damit soll für Kameras ein gemeinsames, eng an den GenICam-Standard gekoppeltes Protokoll erstellt werden, auch wenn sie unterschiedliche mechanische und elektrische Verbindungen haben, wie etwa RS232/I2C/SPI. Der Arbeitsgruppe des neuen Standards namens Open Optics Camera Interface (OOCI) haben sich bereits bedeutende Hersteller von Kameras und Optiken angeschlossen.

Der Embedded Vision Interface Standard, kurz emVISION, ist eine weitere Standardisierungsinitiative der EMVA. Die Kombination eines Processing Board mit einer leistungsfähigen kleinen Kamera ermöglicht es, ein sehr kompaktes Bildverarbeitungssystem zu entwerfen, das in ein größeres System integriert werden kann. Diese so genannten Embedded Vision Systeme sind für die industrielle Bildverarbeitungsbranche von großem Interesse. Allerdings benötigt es einiger Anpassungen, damit Embedded Vision Systeme für industrielle Lösungen angewendet  werden können. Die Standardinitiative emVISION soll diesen Bedürfnissen gerecht werden. Mit beeindruckender Unterstützung der Bildverarbeitungsindustrie entwickelt die emVISION Arbeitsgruppe einen Standard mit dem Ziel, eine einfache Integration und Kommunikation verschiedener   Embedded Vision Kameras in einem Embedded Vision System zu gewährleisten. Auch emVISION baut dabei auf der etablierten Architektur von GenICam auf und zielt bewusst darauf ab, im Lauf seiner Entwicklung auch Player außerhalb der industriellen Bildverarbeitung mit einzubeziehen, um Technologien, wie sie etwa im Consumer-Bereich in Smartphones zum Einsatz kommen, für industrielle Embedded Vision Systeme nutzbar zu machen.

Standardisierung soll allen zugutekommen

Gerade der emVISION-Standard steht beispielhaft dafür, wie sich die Notwendigkeit eines neuen Standards aus den Bedürfnissen der Industrie heraus formt und in einer gemeinsamen Arbeit weiterentwickelt. Inzwischen wurde von der emVISION-Arbeitsgruppe ein White Paper vorgelegt. Klar ist aber, dass die Standardisierung im Bereich der Embedded Vision Systeme aufgrund der Vielzahl der Ausgestaltungsformen und neuen Einflüssen von außerhalb der industriellen Bildverarbeitung ein hochdynamischer Prozess bleiben wird. Alle Arbeitsgruppen der Bildverarbeitungsstandards sind daher offen für Mitarbeit durch weitere Firmen. Unternehmen stellen sich bei einer Entsendung von Mitarbeitern in eine Arbeitsgruppe die Chance, die eigenen Präferenzen und Vorstellungen in die Entwicklung des Standards einzubringen. Für die EMVA als Hosting Association stellt sich zusammen mit den anderen G3-Partnern die Aufgabe, möglichen Marktabschottungen entgegenzuwirken, um der Idee eines offenen und fairen Marktes, die der Standardisierung innewohnt, weiter gerecht zu werden.

 

Autor: Werner Feith ist  Standard Manager bei der European Machine Vision Association EMVA