DE102021117716A1 - Method, computer-readable storage medium, apparatus and system for selecting a photograph - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswahl einer fotografischen Aufnahme, ein entsprechendes computerlesbares Speichermedium sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:a) Empfangen von einer Vielzahl von Eingangsaufnahmen;b) Auswählen von mindestens einer Kandidatenaufnahme aus den Eingangsaufnahmen anhand eines ersten Auswahlkriteriums;c) Festlegen eines Vorlagenbildausschnitts;d) Erzeugen von mindestens einem Zielbildausschnitt in der mindestens einen Kandidatenaufnahme, der zu dem Vorlagenbildausschnitt korrespondiert;e) Anwenden mindestens eines Algorithmus zur Bildverarbeitung mit einem ersten Satz von Parametern und/oder Parameterwerten auf den mindestens einen Zielbildausschnitt zur Erzeugung von verarbeiteten Kandidatenaufnahmen;f) Auswählen von mindestens einer Vorauswahlaufnahme aus der Menge der verarbeiteten Kandidatenaufnahmen anhand eines zweiten Auswahlkriteriums;g) Prüfen, ob eine Vorauswahlaufnahme existiert, die einem finalen Prüfkriterium genügt und wenn ja, Auswählen einer solchen Vorauswahlaufnahme als finale Aufnahme, andernfallsh) Wiederholen der Schritte e) bis g), wobei die mindestens eine Vorauswahlaufnahme als die mindestens eine Kandidatenaufnahme verwendetThe invention relates to a method for selecting a photograph, a corresponding computer-readable storage medium and a device for carrying out the method. The method comprises the following steps:a) receiving a large number of input images;b) selecting at least one candidate image from the input images using a first selection criterion;c) specifying a template image section;d) generating at least one target image section in the at least one candidate image, the corresponds to the template image section;e) applying at least one algorithm for image processing with a first set of parameters and/or parameter values to the at least one target image section to generate processed candidate images;f) selecting at least one pre-selection image from the set of processed candidate images using a second selection criterion; g) checking whether a pre-selection recording exists that satisfies a final test criterion and if so, selecting such a pre-selection recording as the final recording, otherwise h) repeating steps e) to g), the at least e uses a preselection shot as the at least one candidate shot
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswahl einer fotografischen Aufnahme, ein entsprechendes computerlesbares Speichermedium sowie eine Vorrichtung und ein System zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for selecting a photograph, a corresponding computer-readable storage medium, and a device and a system for carrying out the method.
In industriellen Fertigungsanlagen kommen Kameras zu unterschiedlichen Zwecken zum Einsatz, insbesondere im Rahmen der Qualitätssicherung. Hier werden fotografische Aufnahmen (im Folgenden auch als Aufnahmen bezeichnet) der zu prüfenden Objekte von Kameras erstellt, wobei diese Aufnahmen anschließend von speziellen Bildverarbeitungsverfahren untersucht werden. Auf diese Weise können beispielsweise in der Automobilindustrie automatisiert das Vorhandensein von Kunststoffnieten und Dichtungen festgestellt, Schweißmuttern erkannt und die Ausrichtung von Karosserieteilen vor dem Schweißen geprüft werden.Cameras are used for a variety of purposes in industrial production plants, particularly in the context of quality assurance. Here, photographic recordings (also referred to below as recordings) of the objects to be checked are created by cameras, with these recordings then being examined by special image processing methods. In this way, for example, the presence of plastic rivets and seals can be automatically detected in the automotive industry, weld nuts can be recognized and the alignment of body parts can be checked before welding.
Nicht selten werden in den oben genannten Anwendungsgebieten Schwarz-Weiß-Kameras (SW-Kameras) eingesetzt, da diese, je nach Einsatzzweck, günstiger in der Anschaffung sind. Darüber hinaus bieten Schwarz-Weiß-Kameras den Vorteil, Aufnahmen mit vergleichsweise geringer Datenmenge erzeugen zu können.It is not uncommon for black-and-white cameras (SW cameras) to be used in the above-mentioned areas of application, since they are cheaper to buy, depending on the application. In addition, black-and-white cameras offer the advantage of being able to produce recordings with a comparatively small amount of data.
Im Allgemeinen ist die Aufnahme eines farbigen Objektes in schwarz-weiß jedoch, genau wie die Umwandlung eines Farbbildes in Graustufen, verlustbehaftet. Beispielsweise wird bei einem solchen Prozess ein geeignetes Paar aus Blau- und Rotton auf denselben Grauwert abgebildet, wodurch diese Farben durch eine Umwandlung in Graustufen ununterscheidbar werden.In general, however, capturing a colored object in black and white, like converting a color image to grayscale, is lossy. For example, in such a process, an appropriate pair of blue and red are mapped to the same gray value, rendering these colors indistinguishable through a grayscale conversion.
Aus diesem Grund können Farbinformationen eines aufgenommenen Objektes aus einer Schwarz-Weiß-Aufnahme nicht ohne Zusatzinformationen wiederhergestellt werden. Daher hängt der Erfolg einer Weiterverwendung einer Schwarz-Weiß-Aufnahme entscheidend davon ab, ob relevante Informationen (z.B. Konturen) auf der Schwarz-Weiß-Aufnahme erkennbar sind.For this reason, color information of a recorded object cannot be restored from a black-and-white recording without additional information. Therefore, the success of further use of a black-and-white photograph depends crucially on whether relevant information (e.g. contours) can be recognized on the black-and-white photograph.
Um auf einer Schwarz-Weiß-Aufnahme relevante Bereiche oder Konturen des erfassten Objekts hervorzuheben bzw. besser voneinander abgrenzen zu können, kann das Objekt während des Aufnahmevorgangs mit farbigen Beleuchtungsquellen geeignet ausgeleuchtet werden. Beispielsweise erscheinen rote Flächen eines Objektes bei Beleuchtung mit einer roten Lichtquelle in der Schwarz-Weiß-Aufnahme fast weiß, während blaue Flächen sehr dunkel erscheinen.In order to emphasize relevant areas or contours of the recorded object in a black-and-white recording or to be able to better distinguish them from one another, the object can be suitably illuminated with colored lighting sources during the recording process. For example, red areas of an object appear almost white when illuminated with a red light source in the black-and-white photograph, while blue areas appear very dark.
Neben einer geeigneten Beleuchtung existiert beim Erstellen einer Aufnahme eine Vielzahl weiterer Parameter, beispielsweise der Erfassungsbereich der Kamera, der Fokus, die Belichtungszeit usw., die über die Aufnahmequalität entscheiden. Der Erfolg weiterer Verarbeitungsschritte hängt daher entscheidend von den gewählten Parameterwerten ab. Häufig muss für den jeweiligen Anwendungsfall ein geeigneter Satz von Parameterwerten individuell ermittelt werden, was auch als Einlernen einer Kamera bezeichnet wird. Im Stand der Technik sind verschiedene Lösungsansätze bekannt, diesen Prozess zu vereinfachen, insbesondere für den Fall, bei dem das Einlernen (teilweise) von einem Benutzer vorgenommen werden muss.In addition to suitable lighting, there are a number of other parameters when taking a picture, such as the camera's detection area, focus, exposure time, etc., which determine the quality of the picture. The success of further processing steps therefore depends crucially on the selected parameter values. A suitable set of parameter values must often be determined individually for the respective application, which is also referred to as teaching a camera. Various approaches are known in the prior art for simplifying this process, in particular for the case in which the learning has to be carried out (partially) by a user.
Die
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Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Auswahl von fotografischen Aufnahmen zu verbessern. Insbesondere soll das Verfahren die Auswahl einer geeigneten RGB-W-Beleuchtungseinstellung sowie von Parametern und Parameterwerten von Algorithmen zur Bildverarbeitung unterstützen.Proceeding from the prior art, the object of the invention is to improve the selection of photographic recordings. In particular, the method should support the selection of a suitable RGB-W lighting setting as well as parameters and parameter values of algorithms for image processing.
Diese Aufgabe wird durch ein computerimplementiertes Verfahren nach Patentanspruch 1, ein computerlesbares Speichermedium nach Patentanspruch 9, eine Bildverarbeitungsvorrichtung nach Patentanspruch 10 sowie ein Aufnahmesystem nach Patentanspruch 11 gelöst.This object is achieved by a computer-implemented method according to patent claim 1, a computer-readable storage medium according to patent claim 9, an image processing device according to
Insbesondere wird die Aufgabe durch ein computerimplementiertes Verfahren, insbesondere benutzergeführt, zur Auswahl einer fotografischen Aufnahme gelöst, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- a) Empfangen von einer Vielzahl von Eingangsaufnahmen, die ein zu erfassendes Objekt in einer Vielzahl von Beleuchtungseinstellungen angeben, wobei die Beleuchtungseinstellungen durch unterschiedliche Konfigurationen einer RGB-W-Beleuchtungseinheit und/oder durch mindestens einen Polarisationsfilter angegeben sind und ein Weißbild umfassen;
- b) Auswählen von mindestens einer Kandidatenaufnahme aus den Eingangsaufnahmen anhand eines ersten Auswahlkriteriums;
- c) Festlegen eines Vorlagenbildausschnitts in dem Weißbild;
- d) Erzeugen von mindestens einem Zielbildausschnitt in der mindestens einen Kandidatenaufnahme, der zu dem Vorlagenbildausschnitt korrespondiert;
- e) Anwenden mindestens eines Algorithmus zur Bildverarbeitung, insbesondere Konturenerkennung, Blobanalyse, Regionenanalyse, Codeanalyse oder Modell-Matching, mit einem ersten Satz von Parametern und/oder Parameterwerten auf den mindestens einen Zielbildausschnitt zur Erzeugung von verarbeiteten Kandidatenaufnahmen;
- f) Auswählen von mindestens einer Vorauswahlaufnahme aus der Menge der verarbeiteten Kandidatenaufnahmen anhand eines zweiten Auswahlkriteriums;
- g) Prüfen, ob eine Vorauswahlaufnahme existiert, die einem finalen Prüfkriterium genügt und wenn ja, Auswählen einer solchen Vorauswahlaufnahme als finale Aufnahme, andernfalls
- h) Wiederholen der Schritte e) bis g), wobei die mindestens eine Vorauswahlaufnahme als die mindestens eine Kandidatenaufnahme verwendet wird und in Schritt e) ein zweiter, insbesondere von einem Benutzer vorgegebener, Satz von Parametern und/oder Parameterwerten verwendet wird.
- a) receiving a plurality of input images indicative of an object to be captured in a plurality of illumination settings, the illumination settings being indicated by different configurations of an RGB-W illumination unit and/or by at least one polarizing filter and comprising a white image;
- b) selecting at least one candidate recording from the input recordings based on a first selection criterion;
- c) defining a template image section in the white image;
- d) generating at least one target image section in the at least one candidate recording, which corresponds to the template image section;
- e) Applying at least one algorithm for image processing, in particular contour recognition, blob analysis, region analysis, code analysis or model matching, with a first set of parameters and/or parameter values on the at least one target image section to generate processed candidate recordings;
- f) selecting at least one pre-selection recording from the set of processed candidate recordings using a second selection criterion;
- g) Checking whether there is a pre-selection recording that satisfies a final test criterion and, if so, selecting such a pre-selection recording as the final recording, otherwise
- h) repeating steps e) to g), wherein the at least one preselection recording is used as the at least one candidate recording and in step e) a second set of parameters and/or parameter values, in particular specified by a user, is used.
Ein Kerngedanke des Verfahrens liegt darin, dass zu Beginn des Verfahrens eine Vielzahl von Eingangsaufnahmen in unterschiedlichen Beleuchtungseinstellungen vorliegt und nicht eine einzelne, sondern potenziell mehrere hiervon die Grundlage für weitere Verfahrensschritte bilden. Dadurch wird verhindert, dass eine frühe Festlegung auf eine Beleuchtungseinstellung stattfindet, die sich suboptimal für spätere Verarbeitungsschritte herausstellt.A core idea of the method lies in the fact that at the beginning of the method there is a large number of input recordings with different lighting settings and not a single one, but potentially several of them form the basis for further method steps. This prevents an early commitment to an illumination setting that turns out to be suboptimal for later processing steps.
Die Eingangsaufnahmen umfassen ein Weißbild, worunter hier eine Aufnahme des zu erfassenden Objektes verstanden werden kann, bei der die RGB-W-Beleuchtungseinheit das Objekt mit weißem Licht beleuchtet. Das Weißbild dient zur Festlegung eines Vorlagenbildausschnitts, wobei im Kontext dieser Erfindung unter einem Bildausschnitt die Vereinigung beliebig vieler Bereiche einer einzelnen Aufnahme verstanden werden kann. Insbesondere kann ein Bildausschnitt mehrere unzusammenhängende Bereiche der Aufnahme umfassen, beispielsweise überschneidungsfreie, ellipsenförmige Bereiche, z.B. drei.The input recordings include a white image, which can be understood here as a recording of the object to be recorded, in which the RGB-W lighting unit illuminates the object with white light. The white image is used to define a template image detail, with an image detail being understood in the context of this invention as the combination of any number of areas of a single recording. In particular, an image section can include several non-contiguous areas of the recording, for example non-overlapping, elliptical areas, e.g. three.
Ein weiterer Aspekt des Verfahrens ist die Auswahl von Aufnahmen anhand eines ersten und zweiten Auswahlkriteriums sowie eines finalen Prüfkriteriums. Die Gesamtheit dieser Kriterien bewirkt, dass aus der Vielzahl von Eingangsaufnahmen schlussendlich eine einzelne finale Aufnahme ausgewählt wird. Erfindungsgemäß sind hierfür mehrere Kriterien vorgesehen, die nicht notwendigerweise identisch sein müssen. Auf diese Weise wird zugelassen, dass für unterschiedliche Verarbeitungsschritte des Verfahrens unterschiedliche Aspekte zur Auswahl von Aufnahmen berücksichtigt werden können.Another aspect of the method is the selection of recordings based on a first and second selection criterion and a final test criterion. The totality of these criteria means that a single final recording is finally selected from the large number of input recordings. According to the invention, several criteria are provided for this, which do not necessarily have to be identical. In this way it is allowed that different aspects for the selection of recordings can be taken into account for different processing steps of the method.
Auf eine Vorauswahl von Eingangsbildern, die als Menge von Kandidatenaufnahmen bezeichnet wird und gemäß dem ersten Auswahlkriterium selektiert werden, wird mindestens ein Bildverarbeitungsalgorithmus zur weiteren Optimierung angesetzt. Insbesondere kann es sich hierbei um einen Algorithmus handeln, der Konturen in einer Aufnahme erkennt. Hierzu werden zuvor Bildausschnitte in den Kandidatenaufnahmen, genannt Zielbildausschnitte, festgelegt. Dies stellt sicher, dass die algorithmische Bildverarbeitung auf die relevanten Bereiche des Bildes gerichtet wird. Andernfalls besteht die Gefahr, dass Merkmale außerhalb der relevanten Bereiche, insbesondere an Bildrändern, die Bildverarbeitung beeinflussen.At least one image processing algorithm for further optimization is applied to a preselection of input images, which is referred to as a set of candidate recordings and is selected according to the first selection criterion. In particular, this can be an algorithm that recognizes contours in a recording. For this purpose, image sections in the candidate recordings, called target image sections, are defined beforehand. This ensures that the algorithmic image processing is focused on the relevant areas of the image. Otherwise there is There is a risk that features outside the relevant areas, especially at the edges of the image, will affect image processing.
Ein weiterer Punkt der Erfindung ist es, die beschriebene Bildverarbeitung wiederholt durchzuführen, wenn die Ergebnisse der ersten Ausführung als unzureichend bewertet werden, da beispielsweise relevante Konturen in der algorithmischen Bildverarbeitung noch nicht erkannt wurden. Hierzu können die Schritte e) bis g) wiederholt ausgeführt werden, bis eine Vorauswahlaufnahme existiert, die das finale Prüfkriterium erfüllt.A further point of the invention is to carry out the image processing described repeatedly if the results of the first execution are assessed as insufficient, since, for example, relevant contours have not yet been recognized in the algorithmic image processing. To this end, steps e) to g) can be carried out repeatedly until there is a preselection recording that satisfies the final test criterion.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann eine natürliche Zahl i_max festgelegt werden, sodass die Anzahl der Wiederholungen der Schritte e) bis g) gemäß Schritt h) i_max nicht überschreitet. Beispielsweise kann durch die Wahl von i_max=3 gewährleistet werden, dass das Verfahren spätestens nach drei Wiederholungen abbricht. Da algorithmische Bildverarbeitung grundsätzlich ressourcenintensiv ist, kann in der Praxis eine hohe Anzahl an Wiederholungen unerwünscht sein. Durch einen frühzeitigen Abbruch nach einer voreingestellten Zahl von Wiederholungen kann es ermöglicht werden, beispielsweise das finale Prüfkriterium zu justieren und damit das Verfahren erneut zu starten.In a preferred embodiment, a natural number i_max can be defined so that the number of repetitions of steps e) to g) according to step h) does not exceed i_max. For example, by choosing i_max=3, it can be ensured that the method terminates after three repetitions at the latest. Since algorithmic image processing is fundamentally resource-intensive, a high number of repetitions can be undesirable in practice. An early termination after a preset number of repetitions can make it possible, for example, to adjust the final test criterion and thus start the process again.
Eine weitere Ausführungsform kann vorsehen, dass in dem Fall, dass in einer Ausführung von Schritt g) keine Vorauswahlaufnahme existiert, die dem finalen Prüfkriterium genügt, das Weißbild als finale Aufnahme ausgewählt wird. Abhängig vom Einsatzgebiet kann erwünscht sein, dass das Verfahren stets eine Aufnahme zurückgibt, wofür sich das Weißbild, als neutral beleuchtete Aufnahme des Objekts, anbietet.A further embodiment can provide for the white image to be selected as the final image in the event that no preselection image that satisfies the final test criterion exists in an execution of step g). Depending on the area of application, it may be desirable for the method to always return an image, for which the white image, as a neutrally illuminated image of the object, is ideal.
In einer Ausführungsform des Verfahrens kann ein Benutzer existieren, sodass
- - mindestens eines der Auswahlkriterien oder das finale Prüfkriterium durch den Benutzer derart vorgegeben ist, dass wenigstens eine Aufnahme aus der Menge der jeweils wählbaren Aufnahmen ausgewählt wird, und/oder
- - der Vorlagenbildausschnitt durch den Benutzer, insbesondere mittels geometrischer Auswahlwerkzeuge und/oder durch ein Pinselwerkzeug, festgelegt wird.
- - at least one of the selection criteria or the final test criterion is specified by the user in such a way that at least one recording is selected from the set of recordings that can be selected in each case, and/or
- - the template image section is defined by the user, in particular by means of geometric selection tools and/or a brush tool.
Diese Ausführungsform ergibt sich insbesondere, wenn für ein Auswahlkriterium, das finale Prüfkriterium oder die Wahl des Vorlagenbildausschnittes keine geeignete formale Beschreibung vorliegt, die ein Computer auswerten kann, ein Benutzer diese Auswahl aber aktiv treffen kann. Zur Festlegung eines Auswahlkriteriums oder finalen Prüfkriteriums stellt das Verfahren dem Benutzer vorzugsweise eine Übersicht aller zur Auswahl stehenden Bilder in geringerer Auflösung bereit, in der er ein oder mehrere Bilder an- bzw. abwählen kann. Eine Festlegung des Vorlagenbildausschnitts ist benutzerfreundlich über geometrische Auswahlwerkzeuge, insbesondere in Rechteck- und Ellipsenform, und/oder durch ein Pinselwerkzeug möglich.This embodiment arises in particular when there is no suitable formal description for a selection criterion, the final test criterion or the selection of the template image section that a computer can evaluate, but a user can actively make this selection. In order to define a selection criterion or a final test criterion, the method preferably provides the user with an overview of all images available for selection in a lower resolution, in which he can select or deselect one or more images. The template image section can be defined in a user-friendly manner using geometric selection tools, in particular in the form of a rectangle and ellipse, and/or using a brush tool.
Entsprechend einer weiteren Ausführungsform kann mindestens eines der Auswahlkriterien oder das finale Prüfkriterium darin bestehen, dass mindestens eine Kenngröße einer Aufnahme maximiert wird und/oder einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Bei den Kenngrößen kann es sich insbesondere um einen Intensitätsunterschied zwischen einem hellsten und einem dunkelsten Punkt, eine Dynamik, einen Kontrast, und/oder eine Bildschärfe handeln. Dies kann als Indikator dafür verwendet werden, dass eine Aufnahme Mindestanforderungen zur Weiterverwendung genügt. Es handelt sich darüber hinaus um ein algorithmisch einfach zu prüfendes Kriterium.According to a further embodiment, at least one of the selection criteria or the final test criterion can be that at least one parameter of a recording is maximized and/or exceeds a predetermined threshold value. The parameters can in particular be an intensity difference between a brightest point and a darkest point, dynamics, contrast and/or image sharpness. This can be used as an indicator that a recording meets minimum requirements for reuse. It is also a criterion that is easy to check algorithmically.
Eine weitere Ausführungsform kann vorsehen, dass mindestens eines der Auswahlkriterien oder das finale Prüfkriterium von einem Auswertungsergebnis mindestens eines Algorithmus zur Bildanalyse abhängt. Bei dem Algorithmus zur Bildanalyse kann es sich insbesondere um einen Algorithmus zur Konturenerkennung, Blobanalyse, Codeanalyse oder zum Modell-Matching handeln.A further embodiment can provide that at least one of the selection criteria or the final test criterion depends on an evaluation result of at least one algorithm for image analysis. The algorithm for image analysis can in particular be an algorithm for contour recognition, blob analysis, code analysis or model matching.
Bei der Konturenerkennung können Konturen an Objektkanten extrahiert werden, als Referenzkonturen gespeichert und in folgenden Bildern gesucht werden. Zur Bewertung, wie ähnlich ein Ausschnitt des aktuellen Bildes zu den Referenzkonturen ist, kann ein Wert berechnet werden, der als prozentuale Übereinstimmung mit der Referenz verstanden werden kann. Übersteigt der Wert eine vordefinierte Schwelle, wird der betrachtete Bereich als Übereinstimmung gewertet. Ein Bild wird als gut bewertet, wenn eine vordefinierte Anzahl an Übereinstimmungen gefunden wird.With contour detection, contours on object edges can be extracted, saved as reference contours and searched for in subsequent images. To evaluate how similar a section of the current image is to the reference contours, a value can be calculated that can be understood as a percentage agreement with the reference. If the value exceeds a predefined threshold, the area under consideration is evaluated as a match. An image is rated good if a predefined number of matches are found.
Bei einer Blobanalyse wird ein Bild anhand von Grauwertschwellen segmentiert, d.h. es werden einzelne Objekte vom Hintergrund getrennt. Für jedes einzelne Objekt werden nun Eigenschaften, wie z.B. Größe, bestimmt. Liegen alle Eigenschaften eines Objektes innerhalb vorgegebener Grenzen, wird das Objekt als „gut“ bewertet. Ein Bild wird als „gut“ bewertet, wenn eine angegebene Anzahl an guten Objekten gefunden wird. Optional kann auch die Gesamtfläche aller als gut bewerteten Objekte als Entscheidungskriterium für das Bild betrachtet werden.In a blob analysis, an image is segmented using gray value thresholds, i.e. individual objects are separated from the background. Properties, such as size, are now determined for each individual object. If all properties of an object are within specified limits, the object is rated as "good". An image is rated as "good" if a specified number of good objects are found. Optionally, the total area of all objects rated as good can also be considered as a decision criterion for the image.
Mittels Codeanalyse können ein- oder zweidimensionale Codes verschiedener Typen (z.B. EAN13, QR-Code) in einem Bild gesucht und ausgelesen werden. Using code analysis, one- or two-dimensional codes of various types (e.g EAN13, QR code) can be searched for and read out in an image.
Durch ein Modell-Matching kann ein gesamter Bildausschnitt als Referenz bestimmt werden und in folgenden Bildern gesucht werden. Die Ähnlichkeit zur Referenz kann über Korrelation quantifiziert werden.By means of a model matching, an entire image section can be determined as a reference and searched for in the following images. The similarity to the reference can be quantified via correlation.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Verfahren eine Kollektion von Referenzbildern zur Auswertung mindestens eines der Auswahlkriterien oder des finalen Prüfkriteriums heranziehen. Demnach wird eine Aufnahme ausgewählt, falls mindestens ein Referenzbild existiert, sodass ein Distanzwert zwischen der Aufnahme und dem Referenzbild einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet. Hierbei wird der Distanzwert in einer geeigneten Metrik gemessen. Diese kann beispielsweise die Earth Mover's Distance (EMD) oder der Euklidische Abstand der Grauwerthistogramme sein.In a preferred embodiment, the method can use a collection of reference images to evaluate at least one of the selection criteria or the final test criterion. Accordingly, an image is selected if at least one reference image exists, so that a distance value between the image and the reference image falls below a predetermined threshold value. Here, the distance value is measured in a suitable metric. This can be, for example, the Earth Mover's Distance (EMD) or the Euclidean distance of the gray value histograms.
Bevorzugt wird eine Ausführungsform, bei der das Verfahren in Schritt d) den mindestens einen Zielbildausschnitt in der mindestens einen Kandidatenaufnahme wie folgt erzeugen kann: Der mit dem Vorlagenbildausschnitt korrespondierende mindestens eine Polygonzug wird in mindestens einen zweiten Polygonzug transformiert. Hierbei ist der mindestens eine mit dem Vorlagenbildausschnitt korrespondierende Polygonzug in einem ersten Koordinatensystem des Weißbildes definiert und der mindestens eine zweite Polygonzug in einem zweiten Koordinatensystem der mindestens einen Kandidatenaufnahme definiert. Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, dass die mindestens eine Kandidatenaufnahme nicht notwendigerweise die gleichen Dimensionen wie das Weißbild aufweisen muss.An embodiment is preferred in which the method in step d) can generate the at least one target image section in the at least one candidate recording as follows: The at least one polygonal line corresponding to the template image section is transformed into at least one second polygonal line. Here, the at least one polygon that corresponds to the template image section is defined in a first coordinate system of the white image and the at least one second polygon is defined in a second coordinate system of the at least one candidate recording. The advantage of this embodiment is that the at least one candidate recording does not necessarily have to have the same dimensions as the white image.
Die Aufgabe wird weiter insbesondere gelöst durch ein computerlesbares Speichermedium, welches Instruktionen enthält, die mindestens einen Prozessor dazu veranlassen, ein Verfahren wie vorstehend beschrieben zu implementieren, wenn die Instruktionen durch den mindestens einen Prozessor ausgeführt werden.The object is further achieved in particular by a computer-readable storage medium which contains instructions which cause at least one processor to implement a method as described above when the instructions are executed by the at least one processor.
Darüber hinaus wird die Aufgabe insbesondere gelöst durch eine Bildverarbeitungsvorrichtung, die ein computerlesbares Speichermedium wie vorstehend beschrieben und eine Recheneinheit aufweist. Hierbei ist die Recheneinheit dazu ausgebildet, gespeicherte Instruktionen des computerlesbaren Speichermediums auszuführen.In addition, the object is achieved in particular by an image processing device that has a computer-readable storage medium as described above and a computing unit. In this case, the computing unit is designed to execute stored instructions on the computer-readable storage medium.
Insbesondere wird die Aufgabe ferner durch ein Aufnahmesystem gelöst, das folgende Komponenten aufweist:
- - eine Bildverarbeitungsvorrichtung wie vorstehend beschrieben,
- - eine SW-Kamera und
- - eine RGB-W-Beleuchtungseinheit.
- - an image processing device as described above,
- - a SW camera and
- - a RGB-W lighting unit.
Dabei ist die SW-Kamera dazu ausgebildet, Aufnahmen eines zu erfassenden Objekts in einer Vielzahl von Beleuchtungseinstellungen zu erstellen, wobei die Beleuchtungseinstellungen durch unterschiedliche Konfigurationen der RGB-W-Beleuchtungseinheit angegeben sind und ein Weißbild umfassen. Ferner ist die SW-Kamera dazu ausgebildet, die Aufnahmen der Bildverarbeitungsvorrichtung bereitzustellen.In this case, the black and white camera is designed to take pictures of an object to be captured in a multiplicity of lighting settings, the lighting settings being specified by different configurations of the RGB-W lighting unit and comprising a white image. Furthermore, the SW camera is designed to provide the recordings of the image processing device.
Gemäß einer Ausführungsform können die Komponenten eines Aufnahmesystems wie vorstehend beschrieben, d.h. die Bildverarbeitungseinrichtung, die SW-Kamera und die RGB-W-Beleuchtungseinheit in einem einzigen Gerät verbaut sein.According to one embodiment, the components of a recording system as described above, i.e. the image processing device, the black and white camera and the RGB-W lighting unit can be installed in a single device.
In einer alternativen Ausführungsform sind nur die Bildverarbeitungseinrichtung und die SW-Kamera in einem einzigen Gerät verbaut, während die RGB-W-Beleuchtungseinheit als externe Vorrichtung mit dem Gerät verbunden ist.In an alternative embodiment, only the image processing device and the black and white camera are built into a single device, while the RGB-W lighting unit is connected to the device as an external device.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Aufnahmesystem ferner eine Sendeeinheit und eine Empfangseinheit aufweisen. Die Sendeeinheit kann dazu ausgebildet sein, Aufnahmen an die Empfangseinheit zu übermitteln. Die Empfangseinheit kann dazu ausgebildet sein, die empfangenen Aufnahmen der Bildverarbeitungsvorrichtung bereitzustellen. Somit muss die Bildverarbeitungsvorrichtung nicht unmittelbar mit der SW-Kamera verbunden sein, sondern kann an einem anderen Ort, beispielsweise in einem Rechenzentrum, untergebracht sein.In a further embodiment, the recording system can also have a transmission unit and a reception unit. The transmitter unit can be designed to transmit recordings to the receiver unit. The receiving unit can be designed to provide the received recordings to the image processing device. Thus, the image processing device does not have to be connected directly to the SW camera, but can be accommodated at another location, for example in a computer center.
Eine bevorzugte Ausführungsform kann vorsehen, dass ein Aufnahmesystem wie vorstehend beschrieben ferner eine Einheit zur Interaktion mit einem Benutzer aufweist. Die Interaktionseinheit kann dazu ausgebildet sein, mittels Ein- und Ausgabegeräten
- - eine Menge von Aufnahmen darzustellen, vorzugsweise in verringerter Bildauflösung auf mindestens einer Übersichtsseite, und die Auswahl des Benutzers von mindestens einer Aufnahme aus dieser Menge zu erfassen und/oder
- - einen Vorlagenbildausschnitt zu erfassen, den der Benutzer insbesondere mittels geometrischer Auswahlwerkzeuge und/oder durch ein Pinselwerkzeug festlegt, und/oder
- - Eingaben des Benutzers für Parameter und/oder Parameterwerte entgegenzunehmen.
- - Display a set of recordings, preferably in reduced image resolution on at least one overview page, and to record the user's selection of at least one recording from this set and/or
- - to capture a template image section that the user defines in particular by means of geometric selection tools and/or a brush tool, and/or
- - Receive input from the user for parameters and/or parameter values.
Ein Aufnahmesystem gemäß dieser Ausführungsform kann einem Benutzer einerseits eine verbesserte Übersicht über den Verlauf des computerimplementierten Verfahrens bieten, als auch andererseits Eingaben des Benutzers entgegennehmen, auf die das computerimplementierte Verfahren zur Auswahl einer Aufnahme direkt oder indirekt zurückgreift.A recording system according to this embodiment can on the one hand offer a user an improved overview of the course of the computer-implemented method and on the other hand accept inputs from the user which the computer-implemented method uses directly or indirectly to select a recording.
Eine Darstellung von Aufnahmen, insbesondere Eingangsaufnahmen, in verringerter Bildauflösung auf einer Übersichtsseite kann dem Benutzer eine Übersicht über zur Auswahl stehende Aufnahmen geben. Durch Anwählen einzelner Aufnahmen ist es dem Benutzer so möglich, beispielsweise das erste Auswahlkriterium auf einfache Weise zu bestimmen.A display of recordings, in particular input recordings, in reduced image resolution on an overview page can give the user an overview of the recordings available for selection. By selecting individual recordings, it is possible for the user to easily determine the first selection criterion, for example.
Auch das Festlegen eines Vorlagenbildausschnittes kann in einer geeigneten grafischen Benutzeroberfläche durch den Benutzer auf komfortable Weise erfolgen. Vorzugsweise sind zu diesem Zweck geometrische Auswahlwerkzeuge und/oder ein Pinselwerkzeug vorhanden, die eine Markierung des Vorlagenbildausschnitts in der Darstellung des Weißbilds erlauben. Ein einfaches geometrisches Auswahlwerkzeug kann hierbei beispielsweise einen Auswahlbereich in Form eines Dreiecks, eines Vierecks oder einer Ellipse erzeugen. Zur Erzeugung von polygonförmigen Auswahlbereichen kann weiterhin ein Polygonwerkzeug vorgesehen sein, mit dem schrittweise die Abschnitte eines Polygonzugs festgelegt werden können. Darüber hinaus kann ein Pinselwerkzeug vorgesehen sein, das einen Bildausschnitt aus der Gesamtmenge aller Pixel erstellt, die mit dem Pinselwerkzeug angewählt wurden. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn sich der zu markierende Bereich nicht auf einfache Weise durch ein geometrisches Auswahlwerkzeug markieren lässt.The user can also easily define a template image detail in a suitable graphical user interface. For this purpose, geometric selection tools and/or a brush tool are preferably present, which allow the template image section to be marked in the display of the white image. A simple geometric selection tool can create a selection area in the form of a triangle, a square, or an ellipse, for example. In order to generate polygon-shaped selection areas, a polygon tool can also be provided, with which the sections of a polygon can be defined step by step. In addition, a brush tool can be provided that creates an image detail from the total amount of all pixels that were selected with the brush tool. This is particularly advantageous if the area to be marked cannot be marked in a simple manner using a geometric selection tool.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further embodiments of the invention result from the dependent claims.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die anhand der Figuren näher erläutert werden. Hierbei zeigen:
-
1 ein beispielhaftes Aufnahmesystem; -
2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens; -
3 eine grafische Benutzeroberfläche zur Bestimmung von Vorauswahlaufnahmen; -
4 eine grafische Benutzeroberfläche zur Festlegung eines Vorlagenbildausschnitts.
-
1 an exemplary recording system; -
2 a flowchart of a method; -
3 a graphical user interface for determining preselection shots; -
4 a graphical user interface for specifying a template image section.
In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleich wirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.In the following description, the same reference numerals are used for the same parts and parts with the same effect.
Bei dem Objekt 30 handelt es sich in der Abbildung um ein quaderförmiges Bauteil mit fünf untereinander angebrachten Schrauben, deren korrekte Positionierung in der Produktionskontrolle überprüft werden soll.In the figure, object 30 is a cuboid component with five screws attached one below the other, the correct positioning of which is to be checked in production control.
Zu dem beschriebenen Zweck ist eine SW-Kamera 10 auf das Objekt 30 gerichtet, dessen Oberfläche von einer RGB-W-Beleuchtungseinheit 20 angestrahlt wird. Um unerwünschte Reflektionen in der fotografischen Aufnahme zu vermeiden, ist die SW-Kamera 10 zusätzlich mit drei Polarisationsfiltern 11 ausgestattet.For the purpose described, a black and
Die RGB-W-Beleuchtungseinheit 20 erlaubt eine Vielzahl von unterschiedlichen Beleuchtungseinstellungen durch Zu- bzw. Abschalten der einzelnen farbigen Lichtquellen. Zudem ergeben sich durch die unterschiedlichen Einstellungen der Polarisationsfilter 11 jeweils weitere Variationen. Auf diese Weise kann die SW-Kamera 10 eine Vielzahl von Eingangsaufnahmen E1,...,En sowie ein Weißbild E0 erstellen, die das Objekt 30 in unterschiedlichen Beleuchtungseinstellungen zeigen.The RGB-
Weitere Komponenten des Aufnahmesystems 70 sind eine Bildverarbeitungsvorrichtung aufweisend ein computerlesbares Speichermedium 71, das Anweisungen zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens enthält, und eine Recheneinheit 72, die das Verfahren gemäß der auf dem Speichermedium 71 abgelegten Anweisungen ausführt.Further components of the recording system 70 are an image processing device having a computer-
Es sei darauf hingewiesen, dass die Darstellung in
In
Zunächst werden in Schritt 51 Eingangsaufnahmen E1,...,En sowie ein Weißbild E0 empfangen.First, in
Anhand eines ersten Auswahlkriteriums wird in Schritt 52 eine Teilmenge der Eingangsaufnahmen E1,...,En bestimmt, die als Kandidatenaufnahmen K1,...,Km bezeichnet werden. Das erste Auswahlkriterium kann beispielsweise darin bestehen, algorithmisch zu prüfen, ob die Eingangsaufnahmen E1,...,En einen ausreichend hohen Kontrast aufweisen.In
In Schritt 53 wird ein Vorlagenbildausschnitt A0 in dem Weißbild E0 festgelegt. Dies ist insbesondere automatisiert durch Algorithmen zur Bereichserkennung oder manuell mittels geeigneter Markierungswerkzeuge möglich. Auf diese Weise kann etwa das zu erfassende Objekt 30 von seinem Hintergrund separiert oder ein relevanter Bereich des Objekts 30 selektiert werden.In
Der Vorlagenbildausschnitt A0 dient als Grundlage für den folgenden Schritt 54. Hier werden Zielbildausschnitte A1,...,Am in den Kandidatenaufnahmen K1,...,Km erzeugt, die mit dem Vorlagenbildausschnitt A0 korrespondieren. In einem einfachen Fall weisen die Kandidatenaufnahmen K1,...,Km die gleichen Dimensionen wie das Weißbild E0 auf, sodass die formale Beschreibung des Vorlagenbildausschnitts A0, beispielsweise als Polygonzug, direkt zur Definition der Zielbildausschnitte A1,...,Am übernommen werden kann. Es kann jedoch auch vorkommen, dass mindestens eine Kandidatenaufnahme K1,...,Km eine andere Dimension als das Weißbild E0 aufweist. In einem solchen Fall ist eine geeignete Transformation des Vorlagenbildausschnittes A0, der in einem ersten Koordinatensystem des Weißbildes E0 definiert ist, in den mindestens einen Zielbildausschnitt A1,...,Am erforderlich, der in mindestens einem zweiten Koordinatensystem der mindestens einen andersdimensionierten Kandidatenaufnahme K1,...,Km definiert ist.The template image section A0 serves as the basis for the following
In Schritt 55 findet das Anwenden von Algorithmen zur Bildverarbeitung auf die Zielbildausschnitte A1,...,Am statt. Beispielsweise kann ein erster Algorithmus mit Hilfe des Sobel-Operators Kanten detektieren. Ein zweiter Algorithmus kann die ermittelten Kanten mit einer Linienstärke, die ein Parameterwert des zweiten Algorithmus ist, in der Aufnahme verstärken. In der ersten Durchführung des Schritts kann die Linienstärke mit einem voreingestellten Standardwert, beispielsweise 3pt, belegt werden. Schließlich werden die manipulierten Zielbildausschnitte zusammen mit den jeweiligen komplementären, unveränderten Zielbildausschnitten zu verarbeiteten Kandidatenaufnahmen K'1,...,K'm zusammengefügt. Durch die Anwendung der Bildverarbeitungsalgorithmen erscheinen die Konturen, die in den Zielbildausschnitten verlaufen, verstärkt.In
Aus der Menge der verarbeiteten Kandidatenaufnahmen K'1,...,K'm werden in Schritt 56 Vorauswahlaufnahmen V1,...,Vk anhand eines zweiten Auswahlkriteriums ausgewählt.In
In Schritt 57 werden schließlich die Vorauswahlaufnahmen V1,...,Vk anhand eines finalen Auswahlkriteriums bewertet. Als finales Auswahlkriterium kommen prinzipiell die gleichen oder ähnliche Aspekte wie bei dem ersten und zweiten Auswahlkriterium in Frage, beispielsweise eine ausreichende Ausprägung von Konturen. Erfüllt mindestens eine Vorauswahlaufnahme V1,...,Vk das finale Prüfkriterium, so wählt das Verfahren diese Aufnahme als finale Aufnahme F aus.Finally, in
Andernfalls werden die Schritte 55 bis 57 erneut ausgeführt. Hierbei werden allerdings die zuletzt bestimmten Vorauswahlaufnahmen V1,...,Vk als Kandidatenaufnahmen K1,...,Km verwendet. Darüber hinaus wird ein zweiter Satz von Parametern und/oder Parameterwerten verwendet. Existiert etwa im ersten Durchlauf keine Vorauswahlaufnahme K1,...,Km mit ausreichender Ausprägung von Konturen gemäß finalem Prüfkriterium, bestände eine naheliegende Anpassung der Parameterwerte darin, die Intensität der Kantenverstärkung des entsprechenden Algorithmus aus Schritt 55 zu erhöhen. Dies kann bewirken, dass die entsprechende Aufnahme in der zweiten Ausführung von Schritt 57 dem finalen Prüfkriterium genügt und als finale Aufnahme F gewählt wird.Otherwise, steps 55 to 57 are executed again. In this case, however, the preselection recordings V1,...,Vk determined last are used as candidate recordings K1,...,Km. In addition, a second set of parameters and/or parameter values is used. If, for example, there is no pre-selection recording K1,...,Km with sufficient definition of contours according to the final test criterion in the first run, an obvious adjustment of the parameter values would be to increase the intensity of the edge enhancement of the corresponding algorithm from
In
Im dargestellten Ausführungsbeispiel zeigen die Eingangsaufnahmen E1, E2, E3, E4 das Objekt 30, wobei die Konturen des Objekts 30 unterschiedlich stark ausgeprägt sind. Die Konturen in E1 sind nur schwach ausgeprägt, in E2 und in E3 mittelstark. Die Eingangsaufnahme E4 zeigt hingegen derart starke Konturen, dass eine detaillierte Darstellung in Zwischenbereichen nicht mehr gegeben ist.In the exemplary embodiment shown, the input recordings E1, E2, E3, E4 show the
Von den in
Darüber hinaus ist
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Teile jeweils für sich - auch ohne im jeweiligen Zusammenhang zusätzlich beschriebene Merkmale, selbst wenn diese nicht explizit als optionale Merkmale im jeweiligen Zusammenhang individuell kenntlich gemacht worden sind, z. B. durch Verwendung von: insbesondere, vorzugsweise, beispielsweise, z. B., ggf. , runden Klammern, etc. - und in Kombination oder jeglicher Unterkombination als eigenständige Ausgestaltungen bzw. Weiterbildungen der Erfindung, wie sie insbesondere in der Beschreibungseinleitung sowie den Ansprüchen definiert ist, anzusehen sind. Abweichungen hiervon sind möglich. Konkret sei darauf hingewiesen, dass das Wort insbesondere oder runde Klammern keine im jeweiligen Kontext zwingende Merkmale kennzeichnen.At this point it should be pointed out that all parts described above are individually - even without additional features described in the respective context, even if these have not been explicitly identified as optional features in the respective context, e.g. B. by using: in particular, preferably, for example, e.g. B., if necessary, round brackets, etc. - and in combination or any sub-combination are to be regarded as independent configurations or developments of the invention, as defined in particular in the introduction to the description and the claims. Deviations from this are possible. Specifically, it should be noted that the word in particular or round brackets do not denote any characteristics that are mandatory in the respective context.
Bezugszeichenlistereference list
- 1010
- SW-KameraSW camera
- 1111
- Polarisationsfilterpolarizing filter
- 2020
- RGB-W-BeleuchtungseinheitRGB-W lighting unit
- 3030
- Objektobject
- 5050
- Verfahrenprocedure
- 5151
- Empfangen von EingangsaufnahmenReceiving input recordings
- 5252
- Auswählen von KandidatenaufnahmenSelecting Candidate Recordings
- 5353
- Festlegen eines VorlagenbildausschnittsSpecify a template image section
- 5454
- Festlegen von ZielbildausschnittenDefining target image sections
- 5555
- Anwenden von BildverarbeitungsalgorithmenApplying image processing algorithms
- 5656
- Auswählen von VorauswahlaufnahmenChoosing preset shots
- 5757
- Prüfschritttest step
- 7070
- Aufnahmesystemrecording system
- 7171
- Speichermediumstorage medium
- 7272
- Recheneinheitunit of account
- 8080
- Benutzeroberfläche zur Auswahl von KandidatenaufnahmenUser interface for selecting candidate shots
- 8181
- Auswahlsymbol (nicht ausgefüllt)Selection icon (empty)
- 8282
- Auswahlsymbol (ausgefüllt)Selection icon (filled)
- 8383
- Schaltflächen für SeitenwechselPage change buttons
- 9090
- Benutzeroberfläche zur Markierung des VorlagenbildausschnittsUser interface for marking the template image section
- 9191
- Werkzeugleistetoolbar
- 9292
- Dreieckwerkzeugtriangle tool
- 9393
- Rechteckwerkzeugrectangle tool
- 9494
- Ellipsenwerkzeugellipse tool
- 9595
- Polygonwerkzeugpolygon tool
- 9696
- Pinselwerkzeugbrush tool
- A0A0
- VorlagenbildausschnittTemplate image cutout
- A1,...,AmA1,...,Am
- Zielbildausschnitttarget image section
- E0E0
- Weißbildwhite screen
- E1,..,EnE1,..,En
- Eingangsaufnahmenentrance shots
- Ff
- finale Aufnahmefinal recording
- K1,...,KmK1,...,Km
- Kandidatenaufnahmencandidate recordings
- K'1,..., K'mK'1,..., K'm
- verarbeitete Kandidatenaufnahmenprocessed candidate recordings
- V1,...,VkV1,..., Vk
- Vorauswahlaufnahmenpre-selection shots
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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Claims (15)
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