Objektorientierte Daten- und Zeitmodelle für die Echtzeit ...

56 KAPITEL 4. DYNAMISCHE BASISELEMENTE IN BILDFOLGENPROGRAMMEN
messen den Wert oder Verlauf physikalischer Größen und stellen das Ergebnis in digitalisierter
Form dem Rechner zur Verfügung.
Im engeren Sinn versteht man unter Sensoren lediglich den Meßfühler, also nur den Teil
eines Meßgerätes, der unmittelbar der Umgebung ausgesetzt wird und die zu beobachtende
physikalische Größe in eine leichter weiterzuverarbeitende Form — meist in ein elektrisches
Signal — umwandelt. Zu diesen relativ einfachen physikalischen Sensoren gehören beispielsweise
Taster oder Drucksensoren, Temperaturmeßfühler, CCD-Elemente und Infrarotsensoren.
Häufig wird, insbesondere im Zusammenhang mit elektronischer Datenverarbeitung, der
Begriff des physikalischen Sensors weiter gefaßt und auch für die Bezeichnung von mehr oder
weniger komplexen Geräten verwendet, die die gemessenen Szenendaten bereits in eine für den
Rechner geeignete oder zumindest in eine standardisierte Form umwandeln. Neben den Meßfühlern
für die Daten- oder Signaltransformation können diese Geräte Komponenten enthalten,
die die Messung durchführen, steuern sowie bereits eine gewisse Aufbereitung der Daten vornehmen,
etwa um die Daten leichter handhabbar zu machen, sie zu sequentialisieren oder um
sie an abstraktere Standards anzupassen. Typische Vertreter derartiger Sensorgeräte sind CCD-
Kameras oder Laserrangefinder.
In jedem Fall muß ein Sensor, der in einem Computersystem verwendet werden soll, in
geeigneter Weise repräsentiert werden, damit die Software darauf zugreifen und die Werte abfragen
kann. Zwischen dem eigentlichen Hardwaresensor und den durch die Software auswertbaren
Daten liegen i.d.R. verschiedene Repräsentationsebenen. Beim Sensor „Kamera“ sind
das beispielsweise die optische Projektion auf den CCD-Chip, das Video-Signal, die Digitalisierung
im Framegrabber und schließlich die Bildrepräsentation entsprechend der verwendeten
Programmiersprache bzw. Softwarebibliothek. Jeder Wechsel der Repräsentationsform kann
mit bestimmten Veränderungen und Modifikationen der Sensordaten einhergehen. Dies wirkt
sich i.d.R. sowohl auf die Meßwerte als auch auf die Zeitcharakteristik der Daten aus.
4.3.2 Logische Sensoren
Die zuvor beschriebenen komplexen Sensorgeräte beschreiben bereits den Übergang zu einem
abstrakteren Sensorbegriff — den logischen oder auch virtuellen Sensoren. Die wichtigste Eigenschaft,
die alle Sensoren besitzen, ist, daß sie, indem sie eine bestimmte Zustandsgröße der
Szene erfassen und in eine geeignete Form umwandeln, Informationen über die Umgebung liefern.
Welche Arbeitsschritte oder Operationen dafür notwendig sind, und ob die Daten eine
direkte physikalische Entsprechung besitzen, ist für die Konsumenten der Daten i.d.R. unerheblich.
So kann der Sensor zum einen eine einfache softwaretechnische Aufbereitung der
Informationen und deren Bereitstellung in Form von Datenobjekten vornehmen, er kann aber
auch beliebig komplexe Abfolgen von Datentransformation durchführen.
Als Konsequenz daraus können alle Geräte und Operatoren, die Daten über die Umgebung
liefern, als (logische) Sensoren betrachtet werden können. Das schließt physikalische Sensoren
mit einer entsprechenden Softwareeinbindung ebenso ein, wie nachgeschaltete Softwaremodule,
die die Sensordaten aufbereiten oder die Daten bereits entsprechend einer gestellten Aufgabe
modifizieren, filtern oder segmentieren. Allgemein lassen sich Sensoren somit über Funktionen
repräsentieren, die in irgendeiner Weise vom Zustand der Szene abhängen. Eine solche
Zustandsgröße kann z.B. das mittels Projektion der Objekte einer Szene × durch ein optisches
System entstehende Abbild sein oder die Entfernung zwischen einem Ultraschallsensor und