Darstellung der Technik von Optic mit 3-Zeilen-Ccd-Sensor ALGE

Darstellung der Technik von ALGE OPTIc
mit 3-Zeilen-CCD-Sensor
Das Wichtigste für ein gutes, präzises und scharfes Foto ist die Auflösung
des Bildes, d.h. beim Fotofinish-System die vertikale Auflösung
des Sensors und die Abtastfrequenz. Daher wird bei elektronischen
Kameras die Angabe über die Auflösung besonders hervorgehoben.
Die wichtigsten Entscheidungskriterien für ein Fotofinish-System sind
die Auflösung des Sensors (Anzahl der Pixel), die Abtastfrequenz
(Zeilen pro Sekunde) und die Aufnahmedauer.
Wie funktioniert die ALGE OPTIc-Kamera:
ALGE verwendet einen 3-Zeilen-CCD-Sensor. Dieser Sensor hat separate
Sensoren für die drei Grundfarben (RGB), je einen für rot, grün und blau.
Diese 3 Sensoren sind nebeneinander angebracht, so dass nur ein Sensor
genau auf die Ziellinie ausgerichtet ist. ALGE nutzt den mittleren, grünen
Sensor als Referenz. Kommt ein Läufer von links, wird er zuerst den roten
Sensor passieren, dann den grünen und zuletzt den blauen. Um ein scharfes
Farbbild zu bekommen, müssen die drei Bilder der verschiedenen Sensoren
synchron übereinander gelegt werden. Dazu wird beispielsweise das Bild des
roten Sensors um zwei Pixel nach rechts und das des blauen Sensors um
zwei Pixel nach links verschoben. So entsteht bei einer konstanten Geschwindigkeit
ein perfektes Bild.
RGB-Sensor
R G B
R G B
R G B
R G B
R G B
R G B
R G B
R G B
R G B
R G B
R G B
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R G B
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R G B
R G B
R G B
R G B
R G B
R G B
R G B
R G B
R G B
R G B
R G B
Rot
Grün
Blau
Warum ist der
Hintergrund grün?
1 3
2 4 6
5 7 8
Linse
3-CCD-Sensor
RGB-Sensor der
auf die Ziellinie einer
Leichtathletikbahn
ausgerichtet ist
Der Hintergrund ist grün,
weil der grüne Sensor die weisse
Farbe der Ziellinie sieht, während der rote
Sensor die rote Bahn vor dem Ziel und der blaue
Sensor die rote Bahn nach dem Ziel aufnimmt.
Werden die Farben, die von den drei Sensoren
erkannt werden, zusammen gemischt, entsteht die
grüne Farbe. Die Hintergrundfarbe hat nichts
mit der Genauigkeit des System zu tun, da
für die Präzision nur der grüne Sensor
verwendet wird.
Präzise Einstellung des OPTIc auf die Ziellinie:
ALGE verwendet zum Einstellen auf die Ziellinie nur
den grünen Sensor. Der rote und blaue Sensor ist
ausgeschaltet. Das ergibt zwar nur ein Schwarz/Weiss-
Bild, aber man kann die Kamera absolut genau auf
die Ziellinie einstellen. Es zeigt einen weissen Hintergrund
und schwarze Markierungslinien.
Damit kann auch der Schiedsrichter die Einstellung
jederzeit vor oder nach dem Rennen prüfen. Jedes
Bild kann auf schwarz/weiss umgeschaltet werden
und zeigt dann nur den grünen Referenzsensor an.
In diesem Mode muss jedes Bild einen weissen Hintergrund
und schwarze Begrenzungslinien anzeigen.
ALGE OPTIc ist selbstverständlich von der IAAF (International Association of Athletics Federations)
anerkannt. Das Technische Komitee hat OPTIc überprüft und für alle IAAF-Leichtathletik-Veranstaltungen
ohne Ausnahme zugelassen. OPTIc ist von vielen nationalen
Verbänden, wie Deutschland, Schweiz, Österreich, Schweden, Spanien, usw. autorisiert.

Was passiert, wenn die Geschwindigkeit eines Läufers langsamer ist, als erwartet?
Wir können den Pixelversatz vor oder nach dem Rennen korrigieren. Es ist möglich, die Pixel der verschiedenen Zeilen
so zu verändern, dass sie deckungsgleich sind und ein scharfes Bild ergeben. Das bedeutet, dass die wichtigen Teile des
Bildes, die man benötigt, um die Zeit festzustellen (z.B. Brust eines Athleten), immer scharf eingestellt werden können.
Bild 1 Bild 2
Bild 3 Bild 4
Bild 2:
Die Geschwindigkeit ist in Ordnung, die Scan-Geschwindigkeit oder die Korrektur des Pixelversatzes ist richtig.
Warum verwendet ALGE einen 3-Zeilen-CCD-Sensor?
Der 3-Zeilen-CCD-Sensor wird vor allem für Scanner hergestellt. Daher hat er einen hohen Entwicklungsstandard und
einen günstigen Preis. Für ALGE ein Grund, für OPTIc einen 3-Zeilen-CCD-Sensor einzusetzen. Ein weiterer ist die Bauform
des Sensors. Während bei anderen Sensoren die einzelnen RGB-Sensoren in einer Reihe aufgebaut sind und daher
sehr lang sind, ist der 3-Zeilen-CCD-Sensor sehr viel kürzer. Durch diesen Vorteil, können wir ein Standard-C-Mount
2/3-Zoll-Objektiv verwenden, wie es häufig für Video zum Einsatz kommt. Trotz dieses kleinen Objektivs erreichen wir
eine sehr hohe Auflösung von 1.356 Pixel je Zeile für rot, grün und blau.
Das bedeutet für ALGE-Kunden:
ein Fotofinish-System zu einem erschwinglichen Preis
eine Kamera mit hoher Auflösung von 1.356 Pixel
eine Kamera mit einer hohen Abtastfrequenz (bis 2000 Zeilen pro Sekunde)
eine Kamera mit über 16 Millionen Farben
Standard--Mount-Objektive (2/3 Zoll) zu günstigen Preisen
Wie funktioniert ein 3-Zeilen-CCD-Sensor?
In einem PC-Scanner bewegt sich der Sensor mit konstanter Geschwindigkeit über die Vorlage, so dass es kein Problem
gibt, wenn der rote, grüne und blaue Sensor die Vorlage zu unterschiedlichen Zeiten abtastet, da die Software dies nachträglich
korrigiert. Durch diese Anordnung der Sensoren sind die Pixel direkt aneinander gereiht. Es gibt somit keinen
leeren Raum, der nicht abgetastet wird. Beim Sport bleibt der Sensor (Kamera) ruhig, aber das aufzunehmende Objekt
bewegt sich. Wird das Objekt mit der richtigen Geschwindigkeit aufgenommen, entsteht ein sehr scharfes Bild. Stimmt
die Aufnahmegeschwindigkeit nicht, muss das Farbbild mit intelligenter Software korrigiert und die Pixel deckungsgleich
zusammen gebracht werden. Damit aber nach dieser Korrektur die Zeit noch stimmt, muss immer eine Zeile der Kamera
als Referenz gelten. Dies ist bei OPTIc die Zeile des grünen Sensors. Bei einer Nachbearbeitung dürfen nur die Bilder
des blauen und roten Sensors bewegt werden.
Warum bietet ALGE OPTIc die Möglichkeit, von einem Farbfoto auf ein Schwarz/Weiss-Foto umzuschalten?
Falls ein Bild unscharf ist, weil die Objekte, die die Ziellinie passieren, verschiedene Geschwindigkeiten haben, kann auf
den Schwarz/Weiss-Mode umgeschaltet werden. Nun arbeitet die Kamera nur mit dem grünen Sensor und der Pixelversatz
wird dadurch verhindert. In diesem Mode kann auch die Einstellung der Ziellinie überprüft werden, da ein Farbversatz
nicht relevant ist.
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www.alge-timing.com
Bild 1 und 3:
Die Scan-Geschwindigkeit der
Kamera ist zu langsam (Bild 1)
oder zu schnell (Bild 3), die drei
Zeilen des Sensors sind nicht
deckungsgleich. Das ist typisch,
wenn die Geschwindigkeit des
aufzunehmenden Objekts nicht
mit der eingestellten Scan-Geschwindigkeit
der Kamera übereinstimmt.
Ist dies der Fall, kann
das Bild mit der Pixelversatz-
Funktion korrigiert werden..
Bild 4:
Es spielt keine Rolle, welche Geschwindigkeit für die Aufnahme eingestellt ist. Wird auf schwarz/weiss umschaltet, ist das Bild immer
scharf, da nur der Referenzsensor (grüner Sensor) verwendet wird. In diesem Bild ist auch zu erkennen, dass die Einstellung der
Kamera auf die Ziellinie korrekt ist, da der Hintergrund weiss und die Bahnbegrenzung schwarz ist.