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InsightBundesverdienstkreuz für Prof. Dr. Gerd Litfin„Vorbildlicher Einsatz für Wirtschaft und Wissenschaft“Der 27. September 2004war für Professor GerdLitfin ein Tag besondererFreude: Der Bundespräsidentverlieh demVorstandsvorsitzendender LINOS AG das Verdienstkreuzam Bandedes Verdienstordensder BundesrepublikDeutschland. Gerd Litfinwurde die Auszeichnungin Hannover von WissenschaftsministerLutzStratmann überreicht.Die Urkunde würdigtProfessor Litfins besonderenVerdienst fürseinen „Brückenschlag“zwischen Wirtschaft undWissenschaft sowie seinWirken in verschiedenenInstitutionen: als Kuratoriumsmitglieddes Laserzentrums Hannover, für seinEngagement für die Initiative „Deutsche Agenda OptischeTechnologien für das 21. Jahrhundert“, im VerbandDeutscher Ingenieure (VDI), als Beiratsvorsitzender desKompetenzfelds „Optische Technologien“ und ganzbesonders als Vorstandsvorsitzender des FördervereinsFachhochschule Göttingen. Ehrenamtliche TätigkeitenProf. Gerd Litfin, Ehefrau Susanne, Sohn Sebastian, MDL Thomas Oppermann,Minister Lutz Stratmann (v. links).einzubringen ist für Gerd Litfin „eine gesellschaftlicheVerpflichtung“, entgegnete der LINOS Chef auf dieLaudatio und hob sein familiäres Umfeld, insbesonderedie Unterstützung durch seine Ehefrau Susanne hervor.Die zahlreichen Aktivitäten von Professor Gerd Litfinfinden Sie im Bereich „Presse“ auf der LINOS Websitewww.linos.de.Neuer Arbeitskreisfür „Optische Messtechnik“„Mit Anbietern und Anwendern der optischenMesstechnik an einem Tisch sitzen, Lösungen findenund z.B. interessante Trends und Neuentwicklungenin internationalen Forschungseinrichtungenverfolgen.“ Dr. Thomas Sure, Leiter der Optik-Technologie-Entwicklungvon LEICA in Wetzlar fassteam 3. November 2004 vor Vertretern aus Industrieund Forschung die Aufgabenstellungen des neugegründeten Arbeitskreises „Optische Messtechnik“der DGaO zusammen, dem auch LINOSangehört. Er sieht ein weites, noch längst nichterschöpfend genutztes Potenzial optischer Technologienin der industriellen Fertigung. Dazu Dr. Sure:„Sensorik beispielsweise wird immer mehr durchLicht gesteuert, die Vermessung von Oberflächenqualitätenoder Bauelementen ist Kernkompetenzunserer Branche“. Der Arbeitskreis versteht sich alsVordenker und will die Zukunftsthemen der Optik-Forschung in Deutschland und die Möglichkeitenihrer industriellen Vermarktung herausarbeiten.Dr. Thomas Sure,LEICA Wetzlarim Gespräch.Israel meets Germany in WetzlarPartnering DayWetzlar, Montag, 25. Oktober 2004. In der „Optik-Stadt“ an der Lahn trafen sich über 50 Teilnehmerisraelischer und deutscher Firmen und Institute zumersten Partnering Day. Neben den Vorträgen und Firmenpräsentationennutzten die Teilnehmer vor allemdie bilateralen Business-Meetings am NachmittagLINOS im Gespräch mit Teilnehmern derisraelischen Delegation.zur Pflege ihrer persönlichen und zum Ausbau ihrergeschäftlichen Kontakte. Sehr zufrieden mit demPartnering Day in der Stadthalle zeigten sich auch dieVertreter von LINOS Photonics in Göttingen. Nebenanderen namhaften Optikfirmen stellt WolfgangWilhelm, Vertriebsleiter des Bereichs Photonics Industries,LINOS in einem Kurzvortrag vor. Gemeinsam mitEntwicklungsleiter Thomas Thöniß führte er intensiveGespräche. Diese wurden bereits Ende November ineinem mehrtägigen Besuch in Israel fortgesetzt.Der Partnering Day wurde vom Kompetenznetz optischeTechnologien, OptecNet Deutschland, mit Unterstützungdes BMBF und des israelischen PendantsMATIMOP ausgerichtet. Der Erfolg der Premierenveranstaltungmotiviert die Organisatoren, im Frühjahr2005 einen zweiten Partnering Day durchzuführen.www.optecnet.de200 MeilenLINOS US-Team tritt fürKrebsforschung in die PedaleFür Spenden zur Krebsforschung traten Yvonne Chao,Mark Chernosky und Mark Hutcheson von LINOS US(Milford, Masachusetts) in ihre Bike-Pedale. Als „TeamPhoton“ nahmen sie mit zwei weiteren Bikern amdiesjährigen „Pan Mass Challenge“ teil. Der wohltätigeWettbewerb findet seit 25 Jahren statt. Er führtüber 200 Meilen (312 km) und ist an zwei Tagen zubewältigen. Jeder Teilnehmer muss, wie auch immer,3.000 USD zusammen bekommen – wer es nicht mitHilfe von Freunden und Bekannten schafft, muss denRest aus eigener Tasche zahlen! Bisher erradelten dieTeams über 104 Mio. USD. Das Ziel für 2004 fixiertendie 4.000-Challenge-Teilnehmer bei 17 Mio. USD. AlleBiker haben durch Krebs Familienmitglieder verloren.Sie sind fest entschlossen, durch ihr Engagement einenBeitrag dafür zu leisten, damit die schreckliche Krankheitbesiegt wird.No. 4 | 4. Quartal 2004 optolines

InnovasXY-Fassung N Mit Hilfe der XY-Justierplatteund den Feinstellschrauben lassensich beispielsweise Pinholes oder Fasernhoch präzise verschieben – in beidenRaumrichtungen, quer zur OptischenAchse.Technische Daten● Aufnahmedurchmesser 16 mm● Freie Öffnung 8 mm● Hochpräzise Feinstellschrauben mit0,25 mm Gewindesteigung● Stellweg in X und Y-Richtung ± 0,5 mm● Drehknopf mit InnensechskantBestell-Nr. 05 0564LINOS XY-Fassung N.Die Justierplatte N wurde für Anwendungenentwickelt, bei denen optomechanischeKomponenten in einer bestimmtenPosition fixiert werden sollen. Ein durchFedern vorgespanntes Plattenpaar lässtsich feinfühlig in den beiden Raumrichtungenquer zur optischen Achse gegeneinanderverschieben. Nach der Justage werdendie beiden Platten durch zwei Schraubenin der gewünschten Position fixiert.Technische Daten● Basis- und Justierplatte durch Federnverbunden● Aufnahmedurchmesser 16 mm● Stellweg in X- und Y-Richtung ± 0,5 mm● Arretierbar durch zwei FeststellschraubenBestell-Nr. 05 0563LINOS Nanobank – Präzision für kleine Optiken.Die Drehfassung N dient zur Aufnahmevon rotationsorientierten Bauelementen,wie beispielsweise Polarisatoren und wirdin die Aufnahmeplatte N 16 oder in denHalter N 40 eingebaut. Über eine Wellfederscheibewird die Drehfassung vorgespannt,wodurch eine spielfreie Rotationgarantiert ist. Ein Klemm-Mechanismusaus kohlefaserverstärktem Kunststoff,mit drei unter 120° angeordnete Snap-inLamellen, gewährleistet einen spielfreienund zentrierten Sitz der optischen Elemente.Technische Daten● Einbau in Aufnahmeplatte N16 oderHalter N 40● Freie Öffnung 11 mm● Drehbereich 360° (unbegrenzt)● Spielfrei durch Federvorspannung● Einfache und schnelle Aufnahme vonOptiken in Fassung N16Bestell-Nr. 05 0305LINOS Justierplatte N.Das Sortiment der LINOS Nanobankwird ständig mit innovativen Produktenergänzt. Setzen Sie sich bitte mit unserenProduktmanagern in Verbindung, wennSie hierzu Wünsche oder Anregungenhaben. Auch in Zukunft werden wir Sie inden folgenden Ausgaben von optolinesauf dem Laufenden halten. LINOS Drehfassung N.> sales@linos.deNo. 4 | 4. Quartal 2004 optolines

CheckupLaVision GmbH, GöttingenFeuer und FlammeWie lässt sich das Benzin-Gasgemisch beim Einspritzvorgang einer elektrischgesteuerten Kfz-Düse so optimieren, dass der Verbrauch sinkt,die Leistung steigt und die Schadstoffe reduziert werden? Wie muss dieFlamme eines Heizkesselbrenners beschaffen sein, damit Heizöl oderGas beim Verbrennen optimal in Wärme umgewandelt wird? Brennendaktuelle Fragen, auf die das Göttinger Unternehmen LaVision nicht nurbildhafte Antworten liefert.Mit dem FlameMaster lassen sich Verbrennungenuntersuchen und optimieren. Versuchsaufbau mitLINOS Komponenten.„Unsere Spezialität ist die Flächenmessung“,erklärt Detlef Neuberg. Besserund schneller als bei einer Punktmessung,so der kaufmännische Geschäftsführervon LaVision, lasse sich mit „IntelligentImaging Systemen“ feststellen, was beispielsweisebei einer Direkteinspritzungim Motor tatsächlich abläuft. Dazu DetlefNeuberg: „Wir beschießen einen Spray miteinem Laser, zeichnen mit Hilfe unsererICCD Camera seine Geometrie und Dichteauf und bilden die Werte mit unserereigens entwickelten DaVis-Software ab.“Kraftstoffeinspritzung bei geöffnetem Ventil(Zündkerze schematisch angedeutet).Über die Parameter Temperatur, Größe,Konzentration und Geschwindigkeit werdenDaten von sehr hoher räumlicher undzeitlicher Auflösung erfasst und ausgewertet.Die Messergebnisse, die LaVision imAuftrag von Forschungsinstituten oder derIndustrie über den flüchtigen Zustand vonSprays erzielt, haben unmittelbare Auswirkungauf die Konstruktion von Einspritzdüsen,Brennkammern oder industrielleBeschichtungen. „Mit Hilfe unserer multiparametrischenMess-Systeme leisten wireinen wichtigen Beitrag, Prozesse zu optimieren.Ressourcen können besser genutztwerden, Kosten lassen sich reduzieren“, soNeuberg.High-Speed in Wissenschaft„Zunehmend geht der Trend in Wissenschaftund Industrie zu Mikro- und Nano-Systemen“, berichtet Dr. Heinrich Voges,technischer Geschäftsführer von LaVision.Mit High-Speed Imaging stoßen die Mess-Spezialisten in ganz neue (Bit-)Tiefen vor.Bis zu 50 Pico-Sekunden ultraschnelle Verschlusszeitenerzielen die Kameras aus derPicoStar-Serie und liefern Fotos in hervorragenderPixel-Auflösung. Um solch hohestechnisches Know-how zeitgemäß zu vermarkten,orientiert sich LaVision nicht nurauf dem globalen Markt, sondern gründetauch strategische Allianzen – z.B. mit demDeutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt(DLR) in Göttingen.Sichtbar machen, was das Auge nicht sieht:Mit High-Speed Imaging erzeugt LaVision biszu einer Million Bilder pro Sekunde.Führend in StrömungsundVerbrennungsforschungLaVision wurde 1989 in Göttingen gegründetund arbeitet für Forschung und Industrie.Das Unternehmen beschäftigt ein 40-köpfiges Team aus Mathematikern, Physikern,Ingenieuren und Informatikern undist mit Filialen und Vertretungen in allenIndustrienationen aktiv. Das Unternehmenist führender Hersteller optischer Mess-Systemezur Strömungs- und Verbrennungsanalyse,Spray Visualisierung, Bestimmungvon Partikelgrößen sowie Material- undOberflächenprüfung. LaVision verfügtüber langjährige Erfahrung in den MesstechnikenLaser-Induzierte Fluoreszenz(LIF), Rayleigh-, Raman- und Mie-Streuungsowie Particle Image Velocimetry (PIV) inVerbindung mit Lasern, ultraschnellen(intensivierten) CCD-Kameras und anwendungsorientierterBildverarbeitung. Detlef Neuberg, kaufmännischer (links) undDr. Heinrich Voges, technischer Geschäftsführer.> www.LaVision.comwww.LaVision.deNo. 4 | 4. Quartal 2004 optolines 13

BASICSEine erfolgreiche Synergie aus Optik, Elektronik und InformatikGrundlagen der BildverarbeitungVon Prof. Dr. Burkhard NeumannIn über zwei Jahrzehnten hat sichdie industrielle Bildverarbeitung alsein wichtiges Feld der Informatiketabliert. Aus vielen Anwendungslösungenist sie nicht mehr wegzudenken.Sie bietet beispielsweiseLösungen für eine vollständigeautomatische Oberflächenprüfungoder zur Objekterkennung und-identifikation in komplexen Umgebungen.Der nachfolgende Beitragliefert eine allgemeine Einführungzu diesem zukunftsträchtigenThema.Professor Burkhard Neumann mit zwei Studenten bei einem optischen Versuchsaufbau zur Innenmessungeiner Gewindebohrung.Die Bildverarbeitung (BV) ist ein Spezialgebietder Informatik. Nach Angabennamhafter Industrieverbände, wie beispielsweisedem VDMA, weist die Brancheüberdurchschnittliches Wachstum auf,insbesondere im Bereich der Automatisierungstechnikund bei Qualitätssicherungsaufgaben.Mit der Methode der Bildverarbeitungwerden wichtige bildhafte Informationenaus Röntgenbildern, Ultraschallbildern,Satellitenfotos etc. gewonnen(s. Kasten Einsatzmöglichkeiten S. 14).Einsatzes hat die BV den Charakter einerQuerschnittstechnologie, die daher invielen Bereichen Eingang gefunden hat.Ihre ökonomische Bedeutung spiegeltsich in zahlreichen Begriffen wider. EinigeBeispiele:● Erhöhen der Prüfsicherheit (oft ist eine100-Prozent-Kontrolle möglich)● Senken der Fertigungskosten● Verbessern der Konkurrenzsituation● Entlasten des Prüfpersonals von anstrengenderund monotoner ArbeitDie BildverarbeitungsketteDie Bildverarbeitung setzt sich aus einerReihe von typischen Verarbeitungsschrittenzusammen, die wir uns in Form einer Ketteveranschaulichen (Abb. 1). Die Bilderfassungist der erste wichtige Schritt der BV.Neben der Umwandlung der optischenBilder in elektronisch verarbeitbare Signalebeinhaltet er auch die Objektbeleuchtung.Die Vorverarbeitung wird bereits im Rechnerdurchgeführt und beinhaltet Verarbei- QuerschnittstechnologieDer Begriff Bildverarbeitung fasst vieleVerfahrensschritte zusammen: bildhaftesErfassen von Objekten, automatischesBearbeiten der Bilder und Gewinnengrafischer Informationen. Ihre Ergebnissedienen als Basis, um Entscheidungen fällenzu können. Aufgrund ihres universellenAbb. 1: Typische Verarbeitungsschritte der digitalen Bildverarbeitung.14 optolines No. 4 | 4. Quartal 2004

BASICSBeispiele für den Einsatz derBildverarbeitung:● Robotersehen● Identifizierung von Schriftzeichen● Automatische Zelluntersuchung fürdie Krebsfrüherkennung● Erkennung oder Vermessung vonWerkstücken● Vollständigkeitskontrolle vonbestückten Platinen, Pralinenkästen,Medikamentenpackungen● Druckbildkontrolle auf Farbtreue● Objektsuche oder -verfolgung● Objekt- oder Personenerkennung● Objektzählung und Sortierung vonSchrauben, Tabletten● Erkennung von Tumoren● Skelettvermessung etc.tungsschritte zur Bildverbesserung. Hierzuzählen die Rauschfilterung, die Kontrastanhebung,die Korrektur inhomogenerBildausleuchtung sowie perspektivischbedingter Bildverzerrungen. Unter dem mitSegmentierung bezeichneten Arbeitsschrittverstehen wir das Hervorheben relevanterBildinhalte, wie bestimmte Objekte, Konturen,Texturen etc. Im weiteren Sinn könnenwir auch die Suche nach bestimmtenObjekten als Segmentierung auffassen. Esschließt sich die Merkmalsextraktion an,mit der die zuvor segmentierten Objektecharakterisiert werden.Dabei werden den Objekten zuvor definierteMerkmale wie z.B. das VerhältnisLänge zu Breite, Fläche zu Umfang zugewiesen,mit denen die letzten VerarbeitungsschritteKlassifikation und/oder Entscheidungdurchgeführt werden können.Als Ergebnis der Verarbeitungskette solltenbeispielsweise Informationen über Art undAnzahl von Teilchen, Oberflächenqualitätvon Werkstücken, Ort und Lage vonObjekten, Zuordnungen von Werkstücknummernzu Werkstücken, Abmessungenvon Skelettabschnitten zur Operationsplanungoder Gut-Schlecht-Entscheidungenüber Massenprodukte herauskommen.Abb. 2: Aufbau eines typischen Bildverarbeitungsplatzes.Bildverarbeitung im ÜberblickDie Rechner im PC-Bereich werden immerleistungsfähiger. Das ermöglicht eine breiteAnwendung der BV zu relativ günstigenKosten. Hiervon profitieren kleine undmittelständische Unternehmen sowieExistenzgründer, die mit relativ geringenStartkosten in dieses Metier einsteigenmöchten. BV-Systeme auf PC-Basis werdentypischerweise aus den folgenden Komponentenaufgebaut (Abb. 2):● Beleuchtungssystem und Optik● bildgebendes Sensorsystem, z.B. CCD-Kamera● Framegrabber-Einsteckkarte oder andereSchnittstellenkarten zur digitalen Bilddatengewinnung● hochauflösende Grafikkarte● PC hoher Leistungsfähigkeit● Bildverarbeitungssoftware (z.B. IMAQ-Vision, Common Vision Blox, visionToolsV60, heurisko, Neurocheck, etc.)und falls nötig● I/O-Einsteckkarte(n) zur Ansteuerungexterner Geräte.Wichtigste BildverarbeitungsfunktionenDa dieser Beitrag nur Übersichtscharakterhaben kann, soll eine kleine Auswahl ofteingesetzter Bildverarbeitungsfunktionenvorgestellt werden, aus der die Nützlichkeitdieser Fachdisziplin für die Optik leichtzu erkennen ist.Abb. 3: Graubild mit überlagertemkreisförmigenLinescanLinescan: Als Linescanbezeichnen wirdie Darstellung derGrauwertverteilungentlang einer Linieim Bild (Abb. 3).Oft ist die Linie eineStrecke. Aber wiein unserem Beispielkann sie auchandere Formenannehmen. In Abb. 3 ist ein Zahnrad zusehen, das von einer Kreislinie überlagertist. Der hierzu gehörende Linescan ist inder Abb. 4 zu sehen. Deutlich heben sichdie Zahnräder in Form von Grauwertsprüngenab, so dass eine Vermessung beispielsweiseder Zahnabstände möglich ist.„Gradient out“: Eine Kontursegmentierung,d.h. Hervorheben von Objektumrissen,lässt sich mit dem morphologischenOperator „Gradient out“ erzielen.Dabei werden die Objekte zunächst umein Pixel dilatiert (gedehnt) und das Resultatvom ursprünglichen Objekt subtrahiert.Das Graubild Abb. 5a wurde in Abb. 5beiner Gradient-out-Operation unterzogen. Abb. 4: Grauwertverteilung entlang des kreisförmigenLinescans aus Abb. 5.6.No. 4 | 4. Quartal 2004 optolines 15

BASICSAbb. 5: (a) Graubild. (b) Nach Kontursegmentierungmit „Gradient out“. Bild (b) ist zur besseren Darstellunginvertiert.Die Konturen sind an keiner Stelle unterbrochenund haben die Breite eines Pixels.Genau das verlangen wir von einer idealenKontur, mit der dann leicht weitere Auswertungen,z.B. für eine Objekterkennung,durchgeführt werden können.Shadingkorrektur: Oft werden in derBV Objekte aufgrund ihrer Grauwertesegmentiert. Wenn sich die Objekte durchihre Grauwerte vom Untergrund abheben,können sie im einfachsten Fall mit einerSchwellwertoperation segmentiert werden.Dabei werden Grauwerte oberhalbeines vorgegebenen Schwellwertes weiß,ansonsten schwarz dargestellt. Was istaber in den Fällen zu tun, wo keine gleichmäßigeBildausleuchtung vorliegt und eineSegmentierung mit Schwellwertbildungversagt?Shadingkorrektur mit ReferenzbildernDie Beleuchtung können wir in vielenAnwendungen aktiv beeinflussen. Dabeiwerden wir versuchen, die Szene sohomogen wie möglich auszuleuchten. Inmanchen Fällen ist dies aber nicht möglich.Dann sollten wir durch Vorversuche herausfinden,wie die Lichtverteilung beschaffenist. Hierzu projizieren wir das Licht aufeine von sich aus unstrukturierte Fläche,nehmen die Verteilung auf und speichernsie ab (Abb. 6b). Das auszuwertende BildA (Abb. 6a) teilen wir durch das ReferenzbildB und erhalten so Bild C = Bild A/BildB (Abb. 6c) mit einem homogen ausgeleuchtetenHintergrund [1]. Die Divisionzweier Bilder erfolgt dabei bildpunktweise.Eine Grauwertsegmentierung mit automatischerSchwellwertbildung ist mit Bild Cohne Probleme durchzuführen. Mit demunkorrigierten Bild A ist das unmöglich.a b cAbb. 6a: Urbild A, Abb. 6b: Referenzbild B des inhomogenbeleuchteten Hintergrunds, Abb. 6c: korrigiertesBild C. Die Bildmatrixelemente von C berechnensich aus den Bildmatrixelementen der Bilder A und Bnach i,j = Ai,j/Bi,j.Bekannte Objekte auffinden: DasAuffinden von bekannten Objekten imBild gehört zu den wichtigeren Aufgabender Bildverarbeitung. Dabei muss das zusuchende Objekt als kleines Bild (Abb.7b),oft Template genannt, zur Verfügung stehen.Mit geeigneten Algorithmen werdendie Stellen im Bild (Abb. 7a) gesucht, diedem Template ähnlich sind. Dieser Vorgangwird als Template-Matching bezeichnet.Das Suchergebnis liegt als Grauwertgebirge(Abb. 7c) vor.Mustererkennung: Mit Mustererkennungbezeichnen wir allgemein in der BVdas Erkennen von Objekten oder Mus-a b cAbb. 7a: Urbild, Abb. 7b: Suchvorlage Temp, Abb. 7c:normierte Korrelation M zwischen Bild (a) und Temp.Die Grauwertmaxima in (c) markieren die Orte besterÜbereinstimmung zwischen Temp und Urbildtern anhand von Merkmalen. In Abb. 8bestehen die Objekte aus Gesichtern. Siemüssen zunächst aus dem Bild segmentiertwerden. Da wir jedes Gesicht für sichuntersuchen wollen, müssen wir sie durcheine Bereichssegmentierung mit unterschiedlichenMarken versehen. In unseremBeispiel sind dies die Marken 1, 2 und 3.Für die sich daran anschließende Merkmalsextraktionist zunächst die Festlegungvon Merkmalen nötig. Hierzu bilden wireinen rechteckförmigen Bereich um denMund und teilen ihn in zwei gleich großeHälften mit einer waagerechten Trennlinie.An beispielsweise drei in gleichen Abständenhorizontal verteilten Stellen tasten wirden Mund ab. Liegt die Stelle des Mundesunterhalb der waagerechten Linie, vergebenwir eine 0, ansonsten eine 1.Auf diese Weise entstehen die Merkmale(1,0,1) für den lachenden, (1,1,1) oder(0,0,0) für den indifferenten und (0,1,0)für den schmollenden Mund. Aus diesenInformationen lassen sich Entscheidungenableiten. In unserem sehr einfachen Fallwählen wir eine Sprachausgabe, welchedie verschiedenen Gesichter passend zuihrer Miene anspricht. Beispiel: Auswertungvon GesichternGesichter mit unterschiedlichenMarken (hier: 1, 2 und 3)versehenMundform-Merkmale für die dreiGesichter bestimmenMerkmalstabelle MT:xSortenliste SL:Sprachausgabe:11 1,0,11 erfreutZu 1: Worüber freuenSie sich?22 1,1,12 indifferentZu 2: Wie geht es Ihnen?33 0,1,03 verärgertZu 3: Was bedrückt Sie?Benennung derVerarbeitungsschritteBereichssegmentierungMerkmalsextraktion(Berechnung von Objektmerkmalen)Klassifizierung:Einordnung der Objektenach MerkmalenEntscheidungen treffen:z.B. SprachausgabeAbb. 8: Arbeitsschritte bei der Mustererkennung nach Segmentierung der Objekte.16 optolines No. 4 | 4. Quartal 2004

BASICSFarbe hilft bei der Segmentierung– FarbbildverarbeitungFarbe wird eingesetzt, um Objekte schnellund zuverlässig zu erkennen. Beispielsweisewerden Verkehrsschilder farbiggestaltet, Straßenkarten mit farbigen Symbolenversehen und Feuerwehrfahrzeugerot angestrichen. Die Farbinformationeines jeden Bildpunktes lassen sich mit dreiZahlen für die Grundfarben Rot, Grün undBlau darstellen.Operatoren für Farbbilder: Die Operatorenfür Farbbilder basieren meist aufden Verfahren für Graubilder, die nunallerdings auf die drei Farbauszüge, diedurch Graubilder repräsentiert werden,anzuwenden sind.Telezentrische Objektive von LINOS haben eine hohe Auflösung und geringe Verzeichnung.Vorlagen suchen oder vergleichen:Wegen des zusätzlichen Merkmals Farbeergeben sich u.a. folgende wichtige Aufgabender Farbbildverarbeitung.Suche nach Orten gleicher Farbe,color location: Hierfür wird ein Farbtemplate(ein Farbmuster ohne Strukturen)aus einem Musterbild entnommen undnach den Orten gleicher Farbe gesucht.Die Aufnahmebedingungen für das Farbmustermüssen denen der aktuellen Bildermöglichst entsprechen, damit eine Suchesinnvoll durchgeführt werden kann. In derindustriellen Massenfertigung bedient mansich dieser Funktion, um die Produkte nachihren Farben zu sortieren.dard und Prüfobjekt wird ein quantitativerFarbvergleich möglich.Auswahl von Objektiven: Die meistenhöheren Lebewesen wurden von der Naturmit Augen ausgestattet, wohl um sich inihrer Umwelt besser behaupten zu können.Bei der technischen Umsetzung diesesVorbildes aus der Natur übernehmendas Objektiv die Funktion der Augenoptikund der CCD-Chip die Aufgabe der Netzhaut.Ein für die Messtechnik mit Bildverarbeitungwichtiges Objektiv soll im folgendenAbschnitt vorgestellt werden.Telezentrische Objektive: Einige Aufgabender Messtechnik lassen sich nur mitspeziellen Objektiven zufriedenstellendlösen (Abb. 9). Hierzu gehören die Vermessungräumlicher Objekte, Werkstückeetwa, die Abbildung sehr kleiner Gegenstände,wie z.B. Bauteile der Mikromecha-Farbvergleich, color matching: Es gibtFälle, bei denen die Farbe eines Farbmustersmit der Farbe an einem vorgegebenenOrt im Bild verglichen werden muss. Dabeikann das Farbmuster von dem Bild stammen,in dem der Farbvergleich durchgeführtwerden soll. Anwendung findet dieseFunktion in Produktionsprozessen mitsich anschließender Farbkontrolle für dieQualitätssicherung. Da sich eine konstanteBeleuchtungsumgebung über einen längerenZeitraum schwer realisieren lässt, wirdin das Objektfeld zusätzlich zu den Prüfobjektenein Farbstandard gebracht. Beigleichmäßiger Beleuchtung von Farbstan-Abb. 9: a. Abbildung mit normalem Objektiv und b mit telezentrischem Objektiv> Quelle[1] Burkhard Neumann:Bildverarbeitung für Einsteiger (2004)siehe Seite 18: Literaturtipp.No. 4 | 4. Quartal 2004 optolines 17

BASICSLINOS Objektive der Serie Mevis C: höchste Abbildungsleistung– scharf bis an den Rand und frei vonVerzeichnungen.nik und die Bilderfassung schwer zugänglicherObjektstellen, etwa bei einer Bohrlochinspektion.Hier wollen wir uns auf diefür die Messtechnik besonders wichtigentelezentrischen Objektive beschränken.Durch die räumliche Ausdehnung derObjekte ist die Gegenstandsweite a vonder Lage des Objektpunktes abhängig, sodass bei normalen Objektiven näher gelegeneStellen mit einem größeren Abbildungsmaßstaberfasst werden als weiterentfernte. Dadurch kommt es zu Verzerrungen,die eine präzise Messtechnikunmöglich machen. In solchen Fällen empfiehltsich der Einsatz eines telezentrischenObjektivs, dessen Abbildungsmaßstab vonder Gegenstandsweite a unabhängig ist.In Abb. 9 ist der Strahlengang eines normalenObjektivs dem eines telezentrischengegenübergestellt. Aufgrund der speziellenStrahlführung bei telezentrischenObjektiven kann das Objektfeld nie größerals die Objektivfrontlinse (genauer: dieEintrittspupille des Objektivs) sein. BeimEinsatz derartiger Optiken sind außerdemdie lange Bauform und das relativ hoheGewicht mit zu berücksichtigen. ProfessorDr. BurkhardNeumannBurkhard Neumannstudiertean der TH Hannoverund derWestfälische-Wilhelms-UniversitätMünster (WWU)Physik – Schwerpunkt Röntgen- undElektronenmikroskopie. Er promovierteam Institut für Experimentalphysik undbegann unmittelbar danach seine beruflicheLaufbahn in Wetzlar bei der ErnstLeitz GmbH, heute Leica. Entwicklungsschwerpunktewaren die automatisierteMikroskopie, die Konfokalmikroskopieund Theorien zur Bildentstehung in optischenSystemen. Die Ergebnisse seinerArbeiten sind in zahlreichen Patenten undVeröffentlichungen niedergelegt. Ende1989 wechselte Professor Neumann zuSpindler & Hoyer, wo er mit der Entwicklunglaser- und rechnergestützter optischerMess-Systeme betraut wurde. 1991folgte der Ruf zum Professor für Physikund optische Messtechnik an die MärkischeFachhochschule, seit Anfang 2002Fachhochschule Südwestfalen. Hier leiteter das Labor für Technische Optik (LATO)und das Gemeinschafts-Labor für angewandtedigitale Bildverarbeitung (LAB).Neben allgemeinen Themen zur Optik giltsein besonderes Interesse der digitalenBildverarbeitung, der 3D-Formerfassung,der modernen optischen Mikroskopieund in letzter Zeit insbesondere der Photonentunnelmikroskopie.Seit 2000 istProf. Neumann im DGaO-Vorstand.LiteraturtippNeu: Bildverarbeitung fürEinsteigerDieser verständlicheEinstiegbehandelt allemodernenMethoden derdigitalen Bildverarbeitungwie Verfahrenzur Entzerrungvon Bildern,Farbbildverarbeitung,Problemlösungmit Algorithmenketten,Beleuchtung, Optik zur Bilderfassung undBildverarbeitungssysteme mit mehrerenKameras. Praxis-Beispiele und Bilder erklärenausführlich die Ziele, Anwendungenund Verfahren. Praktisch zum Lernen undUmsetzen: Arbeitsblätter in Mathcad mitumfangreichen Erläuterungen zu denListings, Aufgaben und Lösungen. DieseArbeitsblätter stehen auch im Internet zurVerfügung und können leicht für eigeneAnwendungen modifiziert werden.ZielgruppeStudierende der Ingenieurwissenschaftenund der Informatik an FH und TU.Themenauszug● 3D-Bildverarbeitung● Beleuchtungsverfahren● Bildverarbeitung● Computer Vision● Farbbildverarbeitung● MathcadBurkhard Neumann,Bildverarbeitung für EinsteigerProgrammbeispiele mit Mathcad364 S., Springer, Berlin, broschiert,Sept. 2004, ISBN: 3-540-21888-2> Kontakt:Neumann.B@fh-swf.de18 optolines No. 4 | 4. Quartal 2004

Linos liveGMM SeminarHochkarätig: Mikrooptik WorkshopOptische Technologien sind Schlüsseltechnologien,die den Wirtschaftsstandort Deutschland künftig starkbeflügeln können. Die Fachgesellschaft GMM – VDE/VDI – Gesellschaft Mirkoelektronik, Mikro- und Feinwerktechnik– betreut eben diese Technologiegebiete,inklusive der Mikrosystem- und Nanotechnologie. Sieüberschneiden, ergänzen und bedingen sich mehr undmehr auch in unterschiedlichsten Anwendungen. Dertechnische Sog insbesondere in optische Mikro- undNano-Sphären wird dabei immer stärker. Deshalb hatdie GMM die Mikrooptik zum übergreifenden Themaeines Workshops im Febraur 2005 gemacht. Die vierHauptanwendungsfelder der Mikrooptik, die der Workshopbehandeln wird, sind:● Optische Sensorik● Displaytechnik und Beleuchtung● Kommunikationstechnik und Datenspeicherung● Optische Aufbau- und VerbindungstechnikZiel dieses Workshops ist es, die technologischenEntwicklungen und zukünftigen Bedürfnisse zu analysieren,um daraus geeignete Maßnahmen für Forschungund Entwicklung abzuleiten. Zum Einstieg in den jeweiligenWorkshop wird das Thema von hochkarätigenReferenten in einem Plenarvortrag ganzheitlich behandelt.Zudem werden sich etwa 20 Firmen mit einemStand präsentieren – darunter auch LINOS.Workshop Mikrooptik im Fokus der Photonik –Do. 3. und Fr. 4. Februar 2005. Weitere Infos:GMM-Geschäftsstelle, Stresemannallee 15,60596 Frankfurt, Tel.: +49 (0) 69/63 08-227oder -330, gmm@vde.com. Anmeldung bis14. Januar 2005 über die Website des VDE:www2.vde.de/veranstaltungen/de/fg/gmm/LINOS 2005Auf allen wichtigen Messen und TagungenTermin Messe Ort weitere Infos200525. bis 27.Januar 200516. bis 17.Februar 200507. bis 08.März 200512. bis 14.April 200510. bis 12.Mai 200517. bis 21.Mai 2005Photonics WestoptolinesDas RedaktionsteamWas bringt uns das Jahr 2005? Das Redaktionsteamwagte in der Adventszeit schon mal einen Blick indie Kugel und verriet nur: „Neue LINOS Produkte undvier neue spannende Ausgaben des Fachmagazinsoptolines“. Norbert Henze, Bastian Dzeia, JanineSandmann und Thomas Thöniß wünschen allenLeserinnen und Lesern eine fröhliche Weihnacht undeinen gelungenen Start ins neue Jahr.> Kontakt: janine.sandmann@linos.deSan Jose,California USAwww.spie.orgIPOT, NEC Birmingham, UK www.ipot.comDPG Tagung Berlin www.dpg-physik.de/wyp2005/announcement/ankuendigung.pdfSemicon Europe München www.wps2a.semi.org/wps/portalSENSOR+TEST Nürnberg www.sensor-test.com/main/Page.htmlDGaO Tagung Wroclaw, Polen www.dgao.de/info/veranstaltung_d.phpLINOS Rätsel – mitmachen lohnt!Das optolines Gewinnspiel zum Jahresausklang1 2Als Branchenkenner lösen Sie dieses Rätsel bestimmt:1. LINOS Standort2. Umfassendes Wort für alle Bereiche derOptik im weitesten Sinne3. Strahlaufweitungssystem von LINOS4. Vergrößerungsglas5. Abbildungsfehler, der außeraxiale Bildungspunkteschweifartig verschmiert6. Motorische Positioniererreihe von LINOS7. Künstliche Lichtquelle für kohärenteStrahlung8. Optikdesignsoftware von LINOS9. Neue Laserspiegelschicht von LINOS10. Leuchtdiode (Abkürzung)11. Für welchen genialen Wissenschaftlerund Unternehmer auf dem Gebiet derOptik jährt sich 2005 der 100.Todestag?12. Abkürzung für das kurzwelligereLichtspektrum unterhalb dessichtbaren Lichtes.Die Buchstaben 1 bis 8 ergeben ein Lösungswort, das ein zweilinsiges korrigiertes Systembeschreibt. Senden Sie das gesuchte Lösungswort unter dem Stichwort „Gewinnspiel zumJahresausklang“ per E-Mail an: janine.sandmann@linos.de. Einsendeschluss ist Freitag,der 28.01.2005. Es entscheidet das Los. Der Rechtsweg ist ausgeschlossen. LINOSMitarbeiter und deren Angehörige sind von der Teilnahme ausgeschlossen. Viel Glück!Das können Sie gewinnen:1. Preis: Digitalkamera von HP „Photosmart M 407“2. Preis: USB/MP3-Stick mit 512 MB Flash Speicher3. Preis: Armbanduhr „Chronograph“ mit Lederarmband10>6113>>>9>18>>584>5>7>74>3212>6> www.optolines.deImpressumHerausgeber: LINOS Photonics GmbH & Co. KG,Geschäftsbereich Industrial ManufacturingKönigsallee 23, D-37081 GöttingenFON +49 (0)5 51 / 69 35-0, www.linos.de© Konzeption, Layout und Produktion:BEISERT & HINZ UNTERNEHMENSKOMMUNIKATION GbRStumpfebiel 6, D-37073 Göttingenin Zusammenarbeit mit P.O.S. NetworkFotonachweis: Fotostudio Czerwonski Göttingen,No. 4 | 4. Quartal 2004 optolinesBEISERT & HINZ Göttingen, LINOS Göttingen19