Fraunhofer-Allianz VisionEchtzeitfähige Bildverarbeitungsplattform VEMPIRE® mit Multicore-DSP und FPGA
Die eingebettete Bildverarbeitungsplattform VEMPIRE® (Versatile Embedded Platform for Image Recognition) ist ein Multisensor-Kamerasystem für nahezu beliebige Bildsensoren mit integrierter Datenauswertung z. B. 3D-Datenanalysen.
Ein 3D-Bildsensor nach dem Prinzip des Time-of-Flight (ToF) ist ein mögliches Anwendungsbeispiel. Mittels ToF-Verfahren sind gleichzeitig für jedes Pixel des Bildsensors Entfernungsmessungen möglich. Dabei wird die Laufzeit eines infraroten Lichtimpulses gemessen, der von einer Lichtquelle ausgesendet, an einem Objekt reflektiert und schließlich vom Sensor detektiert wird.
Bildverarbeitungsplattform VEMPIRE®
VEMPIRE® verfügt über einen integrierten Multicore-DSP und einen leistungsfähigen FPGA, durch die die Berechnung komplexer Algorithmen auch ohne zusätzliches, externes Computersystem möglich ist, wodurch sich die BV-Plattform von anderen derzeit am Markt erhältlichen Systemen unterscheidet. Weitere Ausstattungsmerkmale sind verschiedene nicht-optische Sensoren, wie Beschleunigungs- oder Temperatursensoren und Schnittstellen wie Gigabit, Ethernet, GigE-Vision und HDMI sowie ein modulares Sensor-Frontend.
VEMPIRE® eignet sich z. B. zur effizienten Messung von Entfernung, Bewegung und Geschwindigkeit in allen drei Raumrichtungen. Die Nutzung und Auswertung der gemessenen Entfernungsinformation kann zur Erhöhung der Genauigkeit und Stabilität im Vergleich zu herkömmlichen 2D-Bildverarbeitungstechniken genutzt werden.
Mit Hilfe der VEMPIRE®-Plattform können teilverdeckte Objekte zuverlässiger aufgelöst werden.
Im Bereich der Videoüberwachung kann die VEMPIRE®-Plattform eingesetzt werden, um die Daten von einem optischen und einem TOF-Sensor zu fusionieren und durch Auswertung der Tiefeninformation teilverdeckte Objekte zuverlässiger aufzulösen, als es mit einem 2D-System möglich ist. Dies erlaubt eine robuste Segmentierung der analysierten Szene im Hintergrundmodell und überwachte Objekte. Ein ähnliches Verfahren kann zur Erkennung und Lagebestimmung von beliebig durcheinander liegenden Werkstücken in Behältern angewendet werden, um einem Robotersystem den automatisierten »Griff in die Kiste« zu ermöglichen.
Mögliche Anwendungsbereiche von VEMPIRE® finden sich in der industriellen Bildverarbeitung, Sicherheitstechnik, Medizintechnik oder Wissenschaft und Forschung. Beispiele sind die Qualitätskontrolle, »Roboter-Sehen«, robuste, intelligente Videoüberwachung, die 3D-Endoskopie, die Patientenpositionierung oder auch Unterwasser-Anwendungen.
Aufnahme einer realen Szene mit einem Vempire®-System und Time-of-Flight-Frontend. Die Tiefe ist in der Punktwolke zusätzlich als Farbe codiert.