DE102016120845A1

DE102016120845A1 - Kamerasystem und Betriebsverfahren hierfür

Info

Publication number: DE102016120845A1
Application number: DE102016120845.0A
Authority: DE
Inventors: Uwe Hagmaier
Original assignee: Matrix Vision Bildverarbeitung GmbH
Current assignee: Balluff GmbH
Priority date: 2016-11-02
Filing date: 2016-11-02
Publication date: 2018-05-03
Anticipated expiration: 2036-11-03
Also published as: CN108012074A; US20180167550A1; DE102016120845B4; HK1251982A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kamerasystem (100) mit einem Bildsensor (110) zur Erzeugung (300) von primären Bilddaten (BD1) und mindestens einer Schnittstelleneinheit (120) zum Datenaustausch mit einer externen Einheit (200), wobei das Kamerasystem (100) dazu ausgebildet ist, wenigstens einen Teil der von dem Bildsensor (110) erzeugten primären Bilddaten (BD1) zumindest zeitweise in einer dem Kamerasystem (100) zugeordneten Speichereinheit (130) zu speichern (310).

Description

Die Erfindung betrifft ein Kamerasystem mit einem Bildsensor zur Erzeugung von primären Bilddaten und mindestens einer Schnittstelleneinheit zum Datenaustausch mit einer externen Einheit.
Die Erfindung betrifft ferner ein Betriebsverfahren für ein derartiges Kamerasystem.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Bildverarbeitungssystem mit wenigstens einem Kamerasystem sowie ein Betriebsverfahren für ein derartiges Bildverarbeitungssystem.
Kamerasysteme der eingangs genannten Art sind bekannt und weisen den Nachteil auf, dass, insbesondere bei verhältnismäßig großen optischen Auflösungen des Bildsensors, die je Zeit anfallende Menge von primären Bilddaten unter Umständen nicht mehr über die Schnittstelleneinheit übertragen werden kann.
Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kamerasystem und ein Betriebsverfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiter zu entwickeln, dass die vorstehend genannten Nachteile des Stands der Technik vermieden werden und ein flexiblerer Einsatz ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird bei dem Kamerasystem der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Kamerasystem dazu ausgebildet ist, wenigstens einen Teil der von dem Bildsensor erzeugten primären Bilddaten zumindest zeitweise in einer dem Kamerasystem zugeordneten Speichereinheit zu speichern, um gespeicherte primäre Bilddaten zu erhalten, wenigstens einen Teil der von dem Bildsensor erzeugten primären Bilddaten und/oder der gespeicherten primären Bilddaten mittels einer Datenreduktionseinheit einer Datenreduktion zu unterziehen, um sekundäre Bilddaten zu erhalten, und wenigstens einen Teil der sekundären Bilddaten über die mindestens eine Schnittstelleneinheit an die externe Einheit auszugeben.
Dadurch ist vorteilhaft sichergestellt, dass die externe Einheit beispielsweise kontinuierlich mit den sekundären Bilddaten versorgt werden kann, ohne dass hierdurch die Schnittstelleneinheit beziehungsweise eine Datenschnittstelle zwischen dem Kamerasystem und der externen Einheit überlastet wird. Gleichzeitig ist vorteilhaft erfindungsgemäß sichergestellt, dass die gespeicherten primären Bilddaten, welche besonders bevorzugt keinerlei Datenreduktion unterworfen werden, für eine gegebenenfalls erforderliche Analyse zumindest zeitweise bereitgehalten werden.
Beispielsweise kann ein Rechnersystem eines Bildverarbeitungssystems kontinuierlich sekundäre Bilddaten vor dem erfindungsgemäßen Kamerasystem erhalten und diese gemäß einer vorgebbaren Bildverarbeitungsaufgabe für das Bildverarbeitungssystem analysieren. Sofern zeitweise eine Bildqualität beziehungsweise der Informationsgehalt der sekundären Bilddaten nicht ausreichend sind, kann auf Grund der erfindungsgemäßen zumindest temporären Speicherung der primären Bilddaten in der Speichereinheit des Kamerasystems auf diese zurückgegriffen werden. Dadurch ist vorteilhaft sichergestellt, dass zumindest für einen bestimmten Zeitraum, für den die gespeicherten primären Bilddaten aufgehoben werden können (zum Beispiel abhängig von einer Speicherkapazität des Speichersystems), die von dem Bildsensor erzeugten primären Bilddaten in maximal möglicher Qualität verfügbar und beispielsweise durch die externe Einheit abrufbar sind.
Bei manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass das Kamerasystem dazu ausgebildet ist, die mittels der Datenreduktionseinheit erhaltenen sekundären Bilddaten zumindest zeitweise zu speichern bzw. zwischenzuspeichern. Hierfür kann bei einer Ausführungsform eine gesonderte Speichereinrichtung vorgesehen sein. Bei weiteren Ausführungsformen ist es auch denkbar, einen bestimmten Speicherbereich der für die Speicherung der primären Bilddaten vorgesehenen Speichereinheit (auch) zur zumindest zeitweisen Speicherung der sekundären Bilddaten zu verwenden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Kamerasystem dazu ausgebildet ist, wenigstens einen Steuerinformationen enthaltenden Steuerbefehl von einer externen Einheit zu empfangen, wobei insbesondere das Kamerasystem dazu ausgebildet ist, einen Betrieb des Kamerasystems in Abhängigkeit der Steuerinformationen zu beeinflussen. Dadurch ist ein besonders flexibler Betrieb des Kamerasystems gewährleistet, und es besteht die Möglichkeit, dass zum Beispiel Rechnersysteme von erfindungsgemäßen Bildverarbeitungssystemen Einfluss nehmen können auf das Betriebsverhalten des Kamerasystems.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Kamerasystem dazu ausgebildet, in Abhängigkeit der Steuerinformationen wenigstens einen Teil der gespeicherten primären Bilddaten an die externe Einheit auszugeben. Dies ist beispielsweise dann zweckmäßig, wenn die externe Einheit, beispielsweise eine Rechnereinheit eines Bildverarbeitungssystems, bei der Analyse der üblicherweise von dem Kamerasystem an die externe Einheit übertragenen sekundären Bilddaten festgestellt hat, dass hiermit korrespondierende Bilddaten höherer Qualität beziehungsweise mit größerem Informationsgehalt von dem Kamerasystem abgerufen werden sollen. In diesem Fall kann die externe Einheit beispielsweise einen Steuerbefehl an das Kamerasystem senden der Steuerinformationen enthält, welche das Kamerasystem dazu veranlassen, erfindungsgemäß zumindest zeitweise in seiner Speichereinheit gespeicherte primäre Bilddaten gemäß dem empfangenen Steuerbefehl an die externe Einheit zu senden.
Beispielsweise kann das Kamerasystem bei einer Ausführungsform in Abhängigkeit der Steuerinformationen die in maximaler Qualität vorliegenden primären Bilddaten an die externe Einheit ausgeben.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Kamerasystem Bilddaten in einer geringeren als der maximalen Qualität an die externe Einheit ausgibt, wobei die Qualität der an die externe Einheit auszugebenden Bilddaten beispielsweise durch die Steuerinformationen spezifiziert wird.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Steuerinformationen ein beispielsweise zweidimensionales Gebiet definieren, das einen Teil wenigstens eines Bildes der primären Bilddaten charakterisiert (sogenannte area of interest, AOI, „interessierendes Gebiet“). Bei dieser Ausführungsform kann demnach das Kamerasystem nach Erhalt der entsprechenden Steuerinformationen nur den durch die Steuerinformationen definierten Teil der Bilddaten an die externe Einheit ausgeben.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Kamerasystem die an die externe Einheit auszugebenden Bilddaten kennzeichnet. Beispielsweise können die auszugebenden Bilddaten mit einem Identifizierungsmerkmal versehen werden, welches anzeigt, dass die auszugebenden Bilddaten mittels der Steuerinformationen nachträglich angefordert und durch das Kamerasystem daraufhin an die externe Einheit ausgegeben worden sind. Dadurch kann im Bereich der externen Einheit vorteilhaft zwischen ursprünglich erhaltenen sekundären Bilddaten und beispielsweise mittels der vorstehend genannten Steuerinformation angeforderten gespeicherten primären Bilddaten unterschieden werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Kamerasystem in Abhängigkeit von mittels eines Steuerbefehls empfangenen Steuerinformation einen Betrieb der Datenreduktionseinheit steuert, was sich auf eine mögliche Reduktion der Datenmenge bei der Transformation der primären Bilddaten in die sekundären Bilddaten auswirkt. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Grad der Datenreduktion dynamisch, das bedeutet während der Laufzeit des Kamerasystems, verändert werden, beispielsweise um unterschiedlichen Betriebszuständen eines Bildverarbeitungsaufgaben ausführenden Rechnersystems Rechnung zu tragen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Datenreduktionseinheit dazu ausgebildet ist, eines oder mehrere der folgenden Verfahren auszuführen, wobei insbesondere diese Verfahren beziehungsweise dieses Verfahren insbesondere bezüglich der erzeugten primären Bilddaten und/oder der gespeicherten primären Bilddaten ausgeführt wird:

- Reduzieren einer Ortsauflösung der Bilddaten
- Reduzieren einer spektralen Auflösung der Bilddaten
- Reduzierung einer Amplitudenauflösung der Bilddaten
- Reduzierung einer Bildrate
- Versehen der Bilddaten mit einem Identifizierungsmerkmal.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann das Reduzieren der Ortsauflösung der Bilddaten in einer Dimension erfolgen, beispielsweise in einer breiten Dimension oder in einer Höhendimension.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Reduzieren der Ortsauflösung der Bilddaten in mindestens zwei Dimensionen, beispielsweise in Breite und Höhe, erfolgen.
Bei Bilddaten mit mehr als zwei Dimensionen, beispielsweise Bilddaten, welche zusätzlich eine Tiefendimension oder eine sonstige Dimension aufweisen, kann das Reduzieren der Ortsauflösung der Bilddaten vorteilhaft auch auf mehr als zwei Dimensionen bzw. auch nur auf eine Tiefendimension und dergleichen angewandt werden.
Beispielsweise kann die Reduktion der Ortsauflösung gleichmäßig über Bilddaten bzw. die Bilddaten charakterisierende einzelne Bilder ausgeführt werden, zum Beispiel mittels Unterabtastung entlang der entsprechenden Dimension. Bei einer besonders einfachen Ausführungsform kann beispielsweise von einem zweidimensionalen Bild entlang einer Breitendimension jeder zweite Bildpunkt ausgewählt werden, und es kann entlang einer Höhendimension jeder zweite Bildpunkt ausgewählt werden, wodurch bereits eine signifikante Datenreduktion erzielt wird.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das Reduzieren einer spektralen Auflösung der Bilddaten beispielsweise das Weglassen eines von mehreren Farbkanälen umfassen. Beispielsweise kann bei Bilddaten, bei denen jeder Bildpunkt drei Farbkanäle, zum Beispiel Rot, Grün, Blau aufweist, wenigstens einer der Farbkanäle weggelassen werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das Reduzieren einer Amplitudenauflösung der Bilddaten beispielsweise die Verringerung einer Anzahl von Quantisierungsstufen umfassen, welche zur Repräsentation der betreffenden Amplitudenwerte in der digitalen Domäne verwendet werden.
Bei weiteren Ausführungsformen kann alternativ oder ergänzend zu den vorstehend genannten Schritten des Reduzierens auch wenigstens ein an sich bekanntes Bildkompressionsverfahren wie beispielsweise nach dem JPEG-Standard oder dem JPEG2000-Standard oder dergleichen verwendet werden, wobei bei manchen Ausführungsformen eine verlustbehaftete Kompression in Frage kommt, und wobei bei anderen Ausführungsformen bevorzugt eine verlustfreie Kompression verwendet wird.
Bei noch einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können die Bilddaten oder Teile hiervon bzw. einzelne Bilder mit einem Identifizierungsmerkmal wie beispielsweise einer Bildnummer und/oder einem Zeitstempel und dergleichen versehen werden. Weiteren Ausführungsformen zufolge ist es möglich, diese Merkmale auf die primären Bilddaten und/oder die gespeicherten primären Bilddaten und/oder die sekundären Bilddaten anzuwenden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kamerasystems ist vorgesehen, dass die Speichereinheit wenigstens einen Ringspeicher aufweist, dessen Speicherbereich zyklisch mit neu erzeugten primären Bilddaten des Bildsensors überschrieben wird. Mit anderen Worten kann wenigstens ein Bereich der Speichereinheit als Ringspeicher organisiert sein. Durch die Festlegung der Größe des Ringspeichers kann in an sich bekannter Weise eine maximale Speicherdauer für ein bestimmtes Datum beziehungsweise bestimmte Bilddaten festgelegt werden, bevor diese erneut durch später erzeugte neue primäre Bilddaten überschrieben werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Speichereinheit so organisiert ist, dass sie mehrere Ringspeicher aufweist, von denen wenigstens ein erster Ringspeicher für eine zumindest zeitweise Speicherung von primären Bilddaten verwendbar ist, und von denen wenigstens ein zweiter Ringspeicher für eine zumindest zeitweise Speicherung von sekundären Bilddaten verwendbar ist.
Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Bildverarbeitungssystem mit wenigstens einem erfindungsgemäßen Kamerasystem und wenigstens einem Rechnersystem angegeben, wobei das Rechnersystem dazu ausgebildet ist, die von dem Kamerasystem über die mindestens eine Schnittstelleneinheit ausgegebenen sekundären Bilddaten zu empfangen, wenigstens eine Teil der empfangenen sekundären Bilddaten zu analysieren, und in Abhängigkeit von einem Ergebnis der Analyse wenigstens einen Steuerinformationen enthaltenden Steuerbefehl an das Kamerasystem auszugeben. Der Steuerbefehl kann wie vorstehend bereits unter Bezugnahme auf das Kamerasystem beschrieben dazu dienen, Einfluss auf eine Betriebsart des Kamerasystems zu nehmen, insbesondere wenigstens einen Teil von gespeicherten primären Bilddaten anzufordern und/oder einen Betrieb der Datenreduktionseinheit zu steuern.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist daher vorgesehen, dass das Rechnersystem dazu ausgebildet ist, mittels des Steuerbefehls das Kamerasystem zu veranlassen, wenigstens einen Teil der gespeicherten primären Bilddaten als angeforderte Bilddaten an das Rechnersystem auszugeben, und die angeforderten Bilddaten von dem Kamerasystem zu empfangen, wobei insbesondere das Rechnersystem die empfangenen angeforderten Bilddaten analysiert.
Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines Kamerasystems mit einem Bildsensor zur Erzeugung von primären Bilddaten und mit einer Schnittstelleneinheit zum Datenaustausch mit einer externen Einheit gemäß Patentanspruch 8 vorgeschlagen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform empfängt das Kamerasystem wenigstens einen Steuerinformationen enthaltenden Steuerbefehl von einer externen Einheit, wobei das Kamerasystem in Abhängigkeit der Steuerinformationen wenigstens einen Teil der gespeicherten primären Bilddaten an die externe Einheit ausgibt, und/oder in Abhängigkeit der Steuerinformationen einen Betrieb der Datenreduktionseinheit steuert.
Als noch eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines Bildverarbeitungssystems gemäß Patentanspruch 10 angegeben.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt:

1 schematisch ein Bildverarbeitungssystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
2 schematisch ein erfindungsgemäßes Kamerasystem gemäß einer Ausführungsform,
3 schematisch ein Kamerasystem gemäß einer weiteren Ausführungsform,
4A, 4B, 4C jeweils ein vereinfachtes Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens für ein Kamerasystem,
4D ein vereinfachtes Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens für ein Bildverarbeitungssystem,
5A schematisch ein Bildverarbeitungssystem gemäß einer weiteren Ausführungsform,
5B schematisch eine zur 5A vergleichbare Darstellung mit echten Kamerabildern zur weiteren Veranschaulichung, und
6 schematisch ein Programm einer weiteren Ausführungsform.

1 zeigt schematisch ein Bildverarbeitungssystem 1000 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Bildverarbeitungssystem 1000 weist ein Kamerasystem 100 zur Gewinnung von Bilddaten auf und einen Rechner beziehungsweise ein Rechnersystem 200, der über eine Datenverbindung 10 mit dem Kamerasystem 100 in an sich bekannter Weise verbunden ist.
Das Kamerasystem 100 weist einen in 1 nicht gezeigten Bildsensor auf, der primäre Bilddaten erzeugen kann. Beispielsweise kann es sich bei dem Bildsensor um einen Bildsensor vom CCD (charge coupled device, ladungsgekoppeltes Element) - Typ handelt, oder auch um einen Sensor vom CMOS (complementary metal oxide semiconductor) - Typ. Andere Sensortypen sind auch für das erfindungsgemäße Kamerasystem 100 einsetzbar.
Während das Kamerasystem 100 mit seinem Bildsensor primäre Bilddaten erzeugt, beispielsweise im Umfeld der industriellen Bildverarbeitung, Prozessautomatisierung oder dergleichen, führt das Rechnersystem 200 an sich bekannte Aufgaben, wie beispielsweise eine Bildanalyse beziehungsweise Bildverarbeitung durch. Art und Umfang der Bildanalyse und/oder Bildverarbeitung können je nach Anwendungsfeld stark variieren. Über die Datenverbindung 10 wird das Rechnersystem 200 mit Bilddaten versorgt, die das Kamerasystem 100 vermöge seines Bildsensors ermittelt.
2 zeigt schematisch eine Ausführungsform 100a des erfindungsgemäßen Kamerasystems. Das Kamerasystem 100 gemäß 1 kann beispielsweise den in 2 abgebildeten und nachstehend näher erläuterten Aufbau aufweisen.
Das Kamerasystem 100a gemäß 2 weist einen Bildsensor 110, insbesondere einen optischen Bildsensor wie beispielsweise einen CCD-Sensor oder einen CMOS-Sensor, auf. Der Bildsensor 110 erzeugt in an sich bekannter Weise primäre Bilddaten BD1. Die von dem Bildsensor 110 erzeugten primären Bilddaten BD1 sind unter anderem beispielsweise charakterisiert durch eine Ortsauflösung, insbesondere eine maximale (optische) Auflösung des Bildsensors 110, die z.B. durch die Anzahl der Bildelemente (Pixel) angegeben ist, welche Pixel beispielsweise in einer zweidimensionalen matrixartigen Anordnung vorgesehen sein können.
Insbesondere können von dem Bildsensor 110 erzeugte primäre Bilddaten BD1 beispielsweise durch eine Folge von digitalen Bildern repräsentiert werden. Diese digitalen Bilder weisen beispielsweise eine Breite auf, welche einer Anzahl der Bildelemente bzw. Sensorelemente des Bildsensors 110 entlang einer Breitenkoordinate entspricht, und eine Höhe, welche der Anzahl der Bildelemente bzw. Sensorelemente des Bildsensors 110 entlang einer der Breitenkoordinate orthogonalen Höhenkoordinate entspricht.
Weiterhin können die von dem Bildsensor 110 erzeugten primären Bilddaten BD1 charakterisiert sein durch eine spektrale Auflösung, also beispielsweise durch das Vorhandensein von einem oder mehreren Farbkanälen, beispielsweise RGB-Kanälen oder sonstigen Farbkanälen. Es ist auch denkbar, dass der Bildsensor 110 bei weiteren Ausführungsformen als schwarzweiß-Bildsensor ausgebildet ist oder auch als Graustufensensor arbeitet.
Ein weiteres Charakteristikum des Bildsensors 110 ist eine Amplitudenauflösung, welche definiert, wie viele unterschiedliche Helligkeitswerte für eine digitale Repräsentation der einzelnen Bildpunkte der durch den Bildsensor 110 gewonnen primären Bilddaten BD1 zur Verfügung stehen. Beispielsweise können bei einer Amplitudenauflösung von 8 Bit 2^8=256 unterschiedliche Helligkeitsbeziehungsweise Intensitätswerte repräsentiert werden, bei einer Auflösung von 16 Bit dementsprechend 2^16=65536 viele verschiedene Helligkeits- beziehungsweise Intensitätswerte, und dergleichen.
Ein weiteres Charakteristikum des Bildsensors 110 ist eine Bildrate, die beispielsweise angegeben werden kann in Bildern pro Sekunde, welche der Bildsensor 110 liefern kann.
Die vorstehend genannten Kriterien beziehungsweise Charakteristika wirken sich in an sich bekannter Weise auf eine Datenmenge aus, welche benötigt wird, um die von dem Bildsensor 110 erzeugten primären Bilddaten BD1 zu repräsentieren. Für viele Anwendungen kann es unerwünscht sein, wenn direkt die primären Bilddaten BD1, also diejenigen Bilddaten, die die beste Bildqualität beziehungsweise den größtmöglichen Informationsgehalt der von dem Bildsensor 110 gelieferten Informationen repräsentieren, mit der maximal möglichen Bildrate an das Rechnersystem 200 (1) gesendet werden, weil zum einen gegebenenfalls die Bandbreite der Datenverbindung 10 hierzu nicht ausreichend ist und zum anderen das die primären Bilddaten BD1 empfangende Rechnersystem 200 eine vergleichsweise große Rechenleistung aufbringen muss, um die gesamten Bilddaten BD1 zu verarbeiten bzw. sogar einen Teil der primären Bilddaten BD1 verwerfen muss.
Daher ist erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Kamerasystem 100a dazu ausgebildet ist, wenigstens einen Teil der von dem Bildsensor 100 erzeugten primären Bilddaten BD1 zumindest zeitweise in einer dem Kamerasystem 100a zugeordneten Speichereinheit 130 zu speichern. Dies ist in 2 durch den mit dem Bezugszeichen BD1 markierten Pfeil, gerichtet auf die Speichereinheit 130, angedeutet. Hierdurch werden gespeicherte primäre Bilddaten BD1' erhalten, die wie in 2 durch den gestrichelten Pfeil BD1' angedeutet später gegebenenfalls wieder aus der Speichereinheit 130 abgerufen werden können.
Darüber hinaus ist das Kamerasystem 100a erfindungsgemäß dazu ausgebildet, wenigstens einen Teil der von dem Bildsensor 110 erzeugten primären Bilddaten BD1 einer Datenreduktion zu unterziehen, was durch die in 2 mit dem Bezugszeichen 140 angedeutete Datenreduktionseinheit erfolgt. Das Ziel der Datenreduktion ist eine Reduktion der Datenmenge der Bilddaten beziehungsweise genauer gesagt der primären Bilddaten BD1, die der Datenreduktionseinheit 140 zugeführt werden.
Durch die Datenreduktion erzeugt die Datenreduktionseinheit 140 sekundäre Bilddaten BD2, welche einer geringeren Datenmenge entsprechen beziehungsweise einen geringeren Datenaufwand zu ihrer Repräsentation erfordern.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass die Datenreduktionseinheit 140 gespeicherte primäre Bilddaten BD1' als Eingangsdaten zur Datenreduktion verwendet.
Erfindungsgemäß werden die am Ausgang der Datenreduktionseinheit 140 erhaltenen sekundären Bilddaten BD2 oder wenigstens ein Teil der sekundären Bilddaten BD2 über eine Schnittstelleneinheit 120 an eine externe Einheit 200, beispielsweise an das Rechnersystem 200 des Bildverarbeitungssystems 1000 (1), ausgegeben. Dadurch ist sichergestellt, dass das Rechnersystem 200 stets mit aktuellen von dem Bildsensor 100 gelieferten Bilddaten versorgt wird, und zwar mit der datenreduzierten Variante in Form der sekundären Bilddaten BD2, wodurch vorteilhaft geringere Bandbreitenanforderungen an die Datenverbindung 10 (1) gestellt werden, als wenn direkt die primären Bilddaten BD1, die nicht bereits einer Datenreduktion unterzogen worden sind, an die externe Einheit 200 übertragen werden müssten.
Für den Fall, dass das Rechnersystem 200 anstelle beziehungsweise zusätzlich zu den datenreduzierten sekundären Bilddaten BD2 die original von dem Bildsensor 110 erzeugten primären Bilddaten BD1 benötigt, welche in der Regel einen größeren Informationsgehalt aufweisen als die datenreduzierten sekundären Bilddaten BD2, kann vorteilhaft hierauf zurückgegriffen werden, weil die primären Bilddaten BD1 in Form der gespeicherten primären Bilddaten BD1' zumindest zeitweise, beispielsweise für einen gewissen Zeitraum gerechnet aber der Erzeugung durch den Bildsensor 110, in der Speichereinheit 130 vorgehalten werden. Beispielsweise kann das Rechnersystem 200 in solchen Fällen von dem Kamerasystem 100a die Übertragung bestimmter gespeicherter primärer Bilddaten BD1' anfordern. Eine derartige Übertragung kann beispielsweise direkt aus der Speichereinheit 130 über die Datenschnittstelle 120 und sodann die Datenverbindung 10 (1) zu der externen Einheit 200 beziehungsweise dem Rechnersystem 200 erfolgen.
Alternativ kann, wie in 2 durch den gestrichelten Pfeil BD1' angedeutet, auf eine derartige Anfrage des Rechnersystems 200 hin auch eine bestimmte Menge interessierender gespeicherter primärer Bilddaten BD1' aus der Speichereinheit 130 abgerufen werden, und diese interessierenden gespeicherten primären Bilddaten BD1' werden gemäß der Anfrage des Rechnersystems 200 vor der Übertragung an das Rechnersystem 200 durch die Datenreduktionseinheit 140 einer Datenreduktion unterzogen. Hierbei kann beispielsweise eine andersartige, beispielsweise eine weniger starke, Datenreduktion erfolgen, so dass in Reaktion auf die Anfrage des Rechnersystems 200 beispielsweise weniger stark datenreduzierte Bilddaten als zuvor die datenreduzierten sekundären Bilddaten BD2 an das Rechnersystem 200 übertragen werden können.
Generell wird jedoch bevorzugt direkt die aus der Speichereinheit 130 verfügbare bestmögliche Qualität der primären Bilddaten BD1 durch das Rechnersystem 200 angefragt werden. In diesem Fall kann direkt aus der Speichereinheit 130 eine solche Menge an primären Bilddaten bezugsweise gespeicherten primären Bilddaten entnommen und beispielsweise über die Datenschnittstelle 120 und das Rechnersystem 200 übertragen werden, also ohne jede mögliche Datenreduktion.
Die auf Anforderung des Rechnersystems 200 „nachträglich“ an das Rechnersystem 200 übertragenen Daten, also beispielsweise die angeforderten Teile der primären gespeicherten Bilddaten BD1', sind in Figur zwei durch das Bezugszeichen BD2' gekennzeichnet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass zumindest zeitweise, möglicherweise jedoch auch ständig, die von der Datenreduktionseinheit 140 gebildeten sekundären Bilddaten BD2 gespeichert, insbesondere für einen vorgebbaren Pufferzeitraum zwischengespeichert, werden. Hierzu kann optional ein der Datenreduktionseinheit 140 zugeordneter Zwischenspeicher 141 vorgesehen sein, der bei einer bevorzugten Ausführungsform ähnlich ausgelegt sein kann wie die Speichereinheit 130. Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass die zwischenzuspeichernden sekundären Bilddaten BD2 in einem hierfür vorgesehenen Speicherbereich der Speichereinheit 130 zwischengespeichert werden. Durch die vorstehend beschriebene optionale Zwischenspeicherung der sekundären Bilddaten BD2 wird sichergestellt, dass diese gegebenenfalls auch zeitlich versetzt zu ihrer Erzeugung durch die Datenreduktionseinheit 140 an das Rechnersystem 200 übertragen werden können, was beispielsweise dann vorteilhaft ist, wenn die Datenverbindung 10 (1) zu dem Rechnersystem 200 momentan derart ausgelastet ist (beispielsweise durch die Übertragung von nachträglich angeforderten primären Bilddaten), dass eine für das Übertragen der sekundären Bilddaten BD2 erforderliche Datenrate durch die Datenverbindung 10 nicht sichergestellt ist. Sobald die für die Übertragung der sekundären Bilddaten BD2 erforderliche Datenrate wieder durch die Datenverbindung 10 bereitgestellt werden kann, können dann die zwischengespeicherten sekundären Bilddaten an das Rechnersystem 200 übertragen werden.
2 zeigt zusätzlich zu den bereits vorstehend beschriebenen Komponenten auch eine Steuereinheit 150, welche beispielsweise eine Recheneinheit wie einen Mikrocontroller, einen digitalen Signalprozessor (DSP), einen programmierbaren Logikbaustein, zum Beispiel FPGA (Field Programmable Gate Array) oder dergleichen oder eine Kombination hieraus umfassen kann. Die Steuereinheit 150 kann bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform zur Steuerung des Betriebs des Kamerasystems 100a beziehungsweise seiner Komponenten vorgesehen sein. Insbesondere kann die Steuereinheit 150 beispielsweise den Betrieb des Bildsensors 110 und/oder der Datenreduktionseinheit 140 und/oder der Speichereinheit 130 und/oder der Datenschnittstelle 120 steuern.
3 zeigt schematisch ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform 100b des erfindungsgemäßen Kamerasystems. Wie vorstehend bereits unter Bezugnahme auf das Ausführungsbeispiel gemäß 2 beschrieben, ist ein Bildsensor 110 vorhanden, der primäre Bilddaten BD1 erzeugt beziehungsweise bereitstellt. Vorliegend weist die Speichereinheit 130 einen Ringspeicher 132 auf, in welchem die primären Bilddaten BD1 des Bildsensors 110, beispielsweise in Form digitaler Bilder, zyklisch und in an sich bekannter Weise gespeichert werden, vgl. auch den Blockpfeil P1. Beispielhaft sind in 3 drei Bilder b1, b2, b3 gezeigt. Sofern ein für den Ringspeicher 132 zur Verfügung stehender Speicherbereich der Speichereinheit 130 durch digitale Bilder vollständig beschrieben ist, wird das dann älteste noch in dem Ringspeicher 132 vorliegende gespeicherte digitale Bild durch ein aktuell neu von dem Bildsensor 110 geliefertes Bild überschrieben, und so fort. Es ist ersichtlich, dass die Auslegung der Größe des Ringspeichers 132 bezogen auf die Datenrate beziehungsweise die Datenmenge der primären Bilddaten BD1, wie sie von dem Bildsensor 110 geliefert werden, bestimmt, welchen Zeitraum ein bestimmtes digitales Bild b1 in dem Ringspeicher 132 verbleibt, bevor es durch ein aktuell nachfolgendes Bild überschrieben wird.
Bei der in 3 abgebildeten Ausführungsform 100b weist die Datenreduktionseinheit 140 beispielhaft eine Skalierungseinheit 142 auf, die dazu ausgebildet ist, eine Ortsauflösung der von dem Bildsensor 110 in Form der primären Bilddaten BD1 gelieferten digitalen Bilder zu reduzieren, wobei vorliegend beispielhaft sowohl in horizontaler (Bildbreite) als auch in vertikaler (Bildhöhe) Dimension ein Reduktionsfaktor 4 angenommen wird. Dadurch wird also die Auflösung der primären Bilddaten BD1 um einen Faktor 4 in jeder Dimension reduziert, was dazu führt, dass die durch die Datenreduktionseinheit 140 erhaltenen sekundären Bilddaten BD2 eine Datenrate beziehungsweise Datenmenge aufweisen, die gegenüber der Datenrate beziehungsweise Datenmenge der primären Bilddaten BD1 etwa um den Faktor 16 geringer ist. Dadurch wird vorteilhaft die Datenschnittstelle 120 entlastet. Dies bedeutet, dass eine circa um den Faktor 16 geringere Datenbandbreite für die Datenverbindung (1) zu dem Rechnersystem 200 erforderlich ist, um die sekundären Bilddaten BD2 in der Rate an das Rechnersystem 200 zu übertragen, in der auch die primären Bilddaten BD1 anfallen.
Auch das die sekundären Bilddaten BD2 empfangende Rechnersystem 200 wird hierdurch erheblich entlastet, weil eine geringere Datenmenge je Zeit verarbeitet werden muss. Somit kann das Rechnersystem 200 beispielsweise eine durch die sekundären Bilddaten BD2 repräsentierte Szene, die das Kamerasystem 100b aufgenommen hat, analysieren und zum Beispiel die Lage eines näherer zu untersuchenden Objektes oder eines Codes, beispielsweise eines ein oder mehrdimensionalen Barcodes („Strichcode“), bestimmen.
Sofern in einem bestimmten digitalen Bild der sekundären Bilddaten BD2 kein interessierendes Objekt durch das Rechnersystem 200 aufgefunden wird, wartet das Rechnersystem 200 beispielsweise auf das nächste digitale Bild der durch es empfangenen sekundären Bilddaten BD2 und führt eine erneute diesbezügliche Auswertung durch.
Sofern das Rechnersystem 200 einen für die vorliegende Bildverarbeitungsaufgabe interessierenden Bildbereich in einem digitalen Bild der sekundären Bilddaten BD2 findet, kann das Rechnersystem 200 einen Steuerbefehl sb an das Kamerasystem 100b senden, um das Kamerasystem 100b dazu zu veranlassen, wenigstens einen Teil der gespeicherten primären Bilddaten BD1' (2) als angeforderte Bilddaten b2' (3) an das Rechnersystem 200 auszugeben.
Wie aus 3 ersichtlich ist, wird der Steuerbefehl sb von dem Rechnersystem 200 über eine Steuerschnittstelle 122 des Kamerasystems 100b an das Kamerasystem 100b übertragen, und zwar dort an eine Funktionseinheit 152, die beispielsweise auch in der vorstehend unter Bezugnahme auf 2 beschriebenen Steuereinheit 150 integriert sein kann. Die Funktionseinheit 152 wertet den Steuerbefehl sb aus und liest aus dem Ringspeicher 132 das durch das Rechnersystem 200 angeforderte Bild beziehungsweise die angeforderten Bilddaten b2' aus und übersendet diese dem Rechnersystem 200 unter Verwendung der Schnittstelleneinheit 120. Das Rechnersystem 200 empfängt die entsprechend angeforderten Bilddaten b2' und kann sie einer weitergehenden Bildverarbeitung zuführen.
Durch den vorstehend geschilderten Ablauf gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorteilhaft sichergestellt, dass das Rechnersystem 200 im Bedarfsfall, insbesondere wenn interessierende Bereiche, die näher analysiert werden müssen, in den sekundären Bilddaten BD2 identifiziert werden, üblicherweise hochauflösende, einen maximalen Informationsgehalt aufweisende primäre Bilddaten BD1 beziehungsweise gespeicherte Bilder b2' von dem Kamerasystem 100b anfordern kann, die sodann an das Rechnersystem 200 übertragen werden können.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann ein Steuerbefehl sb beispielsweise Steuerinformationen enthalten, welche ein bestimmtes Digitalbild b1 der in der Speichereinheit 130 gespeicherten primären Bilddaten BD1' bezeichnen, damit dieses gezielt aus dem Ringspeicher 132 beziehungsweise der Speichereinheit 130 ausgelesen und an das Rechnersystem 200 übertragen werden kann.
Ferner kann weiteren Ausführungsformen zufolge ein derartiger Steuerbefehl weitere Steuerinformationen enthalten, welche beispielsweise einen interessierenden Bildbereich (AOI, area of interest), typischerweise einen rechteckigen Bildbereich, eines Digitalbilds charakterisieren. In diesem Fall ist es dann zum Beispiel nicht notwendig, das vollständige gespeicherte digitale Bild b2' zu übertragen, sondern es reicht aus, wenn der das Rechnersystem 200 interessierende Teilbereich des betreffenden gespeicherten digitalen Bilds b2' übertragen wird, wodurch die Bandbreitenanforderungen an die Datenverbindung 10 (1) weiter reduziert werden.
Besonders vorteilhaft kann bei einer Ausführungsform das Kamerasystem 100b anhand einer Bildnummer und gegebenenfalls anhand von Koordinatenwerten, die wenigstens einen Bildbereich charakterisieren, die das Rechnersystem 200 interessierenden gespeicherten primären Bilddaten in der Speichereinheit 130 beziehungsweise ihrem Ringspeicher 132 lokalisieren und sodann an das Rechnersystem 200 übertragen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass den Bilddaten eine spezielle Kennung zugeordnet werden kann, beispielsweise in die Bilddaten integriert und/oder in zugehörige Metadaten integriert, wobei die spezielle Kennung es dem empfangenden Rechnersystem 200 z.B. ermöglicht zu erkennen, dass es sich um ein nachträglich angefordertes Bild beziehungsweise um nachträglich angeforderte gespeicherte primäre Bilddaten BD1' handelt.
Ferner kann eine derartige spezielle Kennung so ausgebildet sein, dass sie eine Zuordnung derart ermöglicht, zu welchem digitalen Bild beziehungsweise zu welchem Teil der zuvor empfangenen sekundären Bilddaten BD2 die spezielle Kennung beziehungsweise das mit ihr gekennzeichnete Bild gehört. Beispielsweise kann bei weiteren Ausführungsformen wenigstens ein Zeitstempel als Kennung im vorstehend genannten Sinn verwendet werden, um ein nachträgliches gezieltes Anfordern von das Rechnersystem 200 interessierenden gespeicherten primären Bilddaten zu ermöglichen. Beispielsweise ist vorstellbar, dass die sekundären Bilddaten BD2, zum Beispiel einzelne Bilder hiervon, besonders bevorzugt alle Bilder hiervon, jeweils mit einem Zeitstempel versehen werden, der z.B. durch das Kamerasystem 100 gebildet wird. Nach dem Empfang der entsprechenden sekundären Bilddaten kann das Rechnersystem 200 anhand eines Zeitstempels in einem Bild der empfangenen sekundären Bilddaten BD2 gezielt hiermit korrespondierende primäre Bilddaten von dem Kamerasystem 100 anfordern, z.B. durch Übertragung eines den Zeitstempel charakterisierenden Werts.
Bei weiteren Ausführungsformen ist es möglich, dass die sekundären Bilddaten nicht wie vorstehend beschrieben direkt mit dem Zeitstempel versehen werden (beispielsweise als zugeordneter Datenwert bzw. integriert in zugehörige Metadaten entsprechender Bilder). Vielmehr kann der Zeitstempel auch durch einen gesonderten Kommunikationskanal von dem Kamerasystem 100 zu dem Rechnersystem 200 übertragen werden. Der gesonderte Kommunikationskanal kann beispielsweise unter Verwendung einer virtuellen Verbindung über die vorstehend bereits beschriebenen Schnittstellen 10, 120 realisiert werden, oder auch durch eine gesonderte physikalische Datenverbindung (drahtgebunden oder drahtlos, nicht gezeigt) zwischen den Systemen 100, 200.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist es auch denkbar, dass die Zeitstempel durch eine separate Zeitgebereinheit (nicht gezeigt) erzeugt und beiden Systemen 100, 200 bereitgestellt werden, beispielsweise über wenigstens eine der vorstehend genannten Schnittstellen oder eine gesonderte drahtgebundene oder drahtlose Datenverbindung.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht vorteilhaft eine erhebliche Ersparnis an Übertragungsbandbreite im Bereich der Datenverbindung 10 (1) sowie an Rechenzeit in dem Rechnersystem 200. Gleichzeitig ist vorteilhaft sichergestellt, dass dem Rechnersystem 200 im Bedarfsfall Bilddaten mit maximal möglicher Qualität, nämlich die primären (gespeicherten) Bilddaten BD1, BD1' zuführbar sind.
In 3 ist in dem Rechnersystem 200 durch das Bezugszeichen 202 eine sogenannte Host-Anwendung angedeutet, welche eine Bildanalysefunktionalität 202a und eine Bildverarbeitungsfunktionalität 202b umfassen kann.
Die Bildanalysefunktionalität 202a dient beispielsweise dazu, die in dem Rechnersystem 200 empfangenen sekundären Bilddaten BD2 zu analysieren, insbesondere im Hinblick auf interessierende Bereiche, welche gegebenenfalls unter Hinzunahme von primären Bilddaten weitergehend analysiert werden müssen. Diese Funktionalität 202a kann ferner dazu ausgebildet sein, einen oder mehrere der vorstehend genannten Steuerbefehle sb an das Kamerasystem 100b zu senden.
Die Bildverarbeitungsfunktionalität 202b kann beispielhaft dazu vorgesehen sein, ein durch das Rechnersystem 200 bei Bedarf angefordertes Digitalbild, das einen Teil der primären Bilddaten BD1 beziehungsweise der gespeicherten primären Bilddaten BD1' charakterisiert, weitergehend zu analysieren Bar beispielsweise gemäß einer vorgebbaren Bildverarbeitungsaufgabe wie einer Objekterkennung, einer Dekodierung von in den Bilddaten enthaltenen Codes, und dergleichen.
4A zeigt ein vereinfachtes Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. In einem optionalen Schritt 300 werden von dem Bildsensor 110 (2) primäre Bilddaten BD1 erzeugt. In einem nachfolgenden Schritt 310 wird wenigstens ein Teil der von dem Bildsensor 110 erzeugten primären Bilddaten BD1 in einer dem Kamerasystem 100 zugeordneten Speichereinheit 130 (2) zumindest zeitweise gespeichert. Hierdurch werden gespeicherte primäre Bilddaten BD1' erhalten.
Anschließend werden in Schritt 320 wenigstens ein Teil der von dem Bildsensor 110 erzeugten primären Bilddaten BD1 einer Datenreduktion durch die Datenreduktionseinheit 140 (2) unterzogen, wodurch sekundäre Bilddaten BD2 (2) erhalten werden. Anschließend erfolgt in Schritt 330 (4a) die Ausgabe wenigstens eines Teils der sekundären Bilddaten BD2 über die Schnittstelleneinheit 120 an die externe Einheit 200.
Bei manchen Ausführungsformen ist auch denkbar, zumindest zeitweise keine sekundären Bilddaten BD2 über die Schnittstelleneinheit 120 an die externe Einheit 200 auszugeben. Dies kann bei einer bevorzugten Ausführungsform durch entsprechende Steuerbefehle von der externen Einheit 200 an das Kamerasystem gesteuert werden.
Alternativ zu der vorstehend unter Bezugnahme auf Schritt 320 beschriebenen Vorgehensweise können auch zumindest Teile der in der Speichereinheit 130 gespeicherten primären Bilddaten BD' einer Datenreduktion unterzogen werden, um die sekundären Bilddaten BD2 zu erhalten.
Es ist bei weiteren Ausführungsformen ferner denkbar, mehrere Speichereinrichtungen in der Speichereinheit 130 vorzusehen, um die unterschiedlichen Speicherzwecke zu erfüllen, beispielsweise eine erste Speichereinrichtung zur Speicherung der primären Bilddaten für einen späteren Abruf durch die externe Einheit 200, sowie eine zweite Speichereinrichtung zur zumindest zeitweisen Speicherung der primären Bilddaten BD1 vor deren Datenreduktion durch die Datenreduktionseinheit 140.
4B zeigt ein weiteres Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. In Schritt 350 empfängt das Kamerasystem 100b (3) wenigstens einen Steuerinformationen enthaltenden Steuerbefehl sb von einer externen Einheit 200. In Schritt 352 gibt das Kamerasystem 100b wenigstens einen Teil der gespeicherten primären Bilddaten BD1' (2) an die externe Einheit 200 aus. Alternativ oder ergänzend zu diesem Schritt 352 mit der Ausgabe der gespeicherten primären Bilddaten kann das Kamerasystem in Abhängigkeit der Steuerinformationen auch einen Betrieb der Datenreduktionseinheit 140 steuern, beispielsweise den Grad der Datenreduktion vorgeben, und dergleichen. Dies ist in 4B durch den gestrichelt gezeichneten Schritt 354 angedeutet.
4C zeigt ein Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Im Schritt 350 wird wiederum ein Steuerbefehl sb (3) von der externen Einheit 200 empfangen. In Schritt 356 wird ein Betrieb der Datenreduktionseinheit 140 des Kamerasystems 100b in Abhängigkeit der im Schritt 350 empfangenen Steuerinformationen gesteuert.
4D zeigt ein weiteres Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. In dem optionalen Schritt 400 empfängt das Rechnersystem 200 ( 1) die von dem Kamerasystem 100 über die mindestens eine Schnittstelleneinheit 120 ausgegebenen sekundären Bilddaten BD2 (3). In Schritt 410 analysiert das Rechnersystem 200 die empfangenen sekundären Bilddaten BD2 oder wenigstens einen Teil der empfangenen sekundären Bilddaten BD2. In Schritt 420 wird in Abhängigkeit von einem Ergebnis der Analyse aus Schritt 410 wenigstens ein Steuerinformationen enthaltender Steuerbefehl sb an das Kamerasystem 100 ausgegeben. Beispielsweise kann mittels eines derartigen Steuerbefehls eine bestimmte Menge gespeicherter primärer Bilddaten BD1' von dem Kamerasystem 100 angefordert werden.
Der optionale Schritt 430 repräsentiert den Empfang der angeforderten Bilddaten b2' (3) in dem Rechnersystem 200. Sodann können die empfangene Bilddaten b2' durch das Rechnersystem 200 analysiert werden.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Datenreduktionseinheit 140 (2) beispielsweise dazu ausgebildet sein, insbesondere bezüglich der erzeugten primären Bilddaten BD1 und/oder der gespeicherten primären Bilddaten BD1', eines oder mehrere der folgenden Verfahren auszuführen.

- Reduzieren einer Ortsauflösung der Bilddaten (in wenigstens einer oder vorzugsweise zwei Dimensionen),
- Reduzieren einer spektralen Auflösung der Bilddaten (beispielsweise durch reduzieren der Anzahl der Farbkanäle),
- Reduzierung einer Amplitudenauflösung der Bilddaten (beispielsweise durch eine Anpassung der für die digitale Repräsentation der Amplitudenwerte verwendeten Quantisierungsstufen),
- Reduzierung einer Bildrate,
- Versehen der Bilddaten mit einem Identifizierungsmerkmal (beispielsweise Bildnummer, Zeitstempel).

Kombinationen von zwei oder mehreren der vorstehend genannten Verfahren, insbesondere auch der Verfahren zur Datenreduktion, sind ebenfalls denkbar. Es ist bei weiteren Ausführungsformen weiterhin denkbar, dass das Rechnersystem 200 die gewünschte Art der Datenreduktion durch die Datenreduktionseinheit 140 parametriert, also durch entsprechende Steuerbefehle sb beziehungsweise zugeordnete Steuerinformationen dem Kamerasystem 100b vorgibt, auf welche Art beziehungsweise mit welchen Parametern beziehungsweise unter Verwendung welcher Techniken die Datenreduktion für vorgebbare primäre Bilddaten BD1 auszuführen ist.
5A zeigt schematisch einen Datenfluss bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Das Kamerasystem 100 hat mittels eines in 5A nicht abgebildeten Bildsensors ein digitales Bild b1 aufgenommen, welches eine gewisse Menge primärer Bilddaten BD1 im Sinne der vorstehenden Beschreibung repräsentiert.
Block 144 symbolisiert eine Datenreduktion, wie sie beispielsweise durch die vorstehend beschriebene Datenreduktionseinheit 140 angewandt werden kann. Die Datenreduktion 144 führt auf ein datenreduziertes sekundäres Digitalbild b1', welches über die Datenverbindung 10 (1) dem Rechnersystem 200 zugeleitet wird. Das Rechnersystem 200 führt eine erste Bildanalyse in Abhängigkeit des datenreduzierten sekundären Bilds b1' durch und erkennt einen interessierenden Bereich („area of interest“), der in 5A symbolisch mit dem Blockpfeil P2 gekennzeichnet ist. Daher fordert das Rechnersystem 200 bei dem Kamerasystem 100 über einen entsprechenden Steuerbefehl ein zumindest zeitweise in dem Speicher 134 des Kamerasystems 100 gespeichertes Digitalbild mit größerem Informationsgehalt als das datenreduzierte Digitalbild b1' an, welches sodann an das Rechnersystem 200 übertragen wird. Vorliegend ist der interessierende Bereich durch einen Strichcode BC gekennzeichnet. Eine weitere Analyse des Strichcodes BC kann das Rechnersystem 200 vorteilhaft auf der Basis des mittels des Steuerbefehls sb angeforderten, in den primären Bilddaten beziehungsweise den gespeicherten primären Bilddaten enthaltenen Digitalbilds ausführen. Beispielsweise kann eine Bildverarbeitung dahingehend ausgeführt werden, dass der in dem angeforderten Digitalbild enthaltene Strichcode BC ausgewertet wird (vgl. Block B1).
5B zeigt eine zu 5a vergleichbare Anordnung 100, 200, bei der jedoch die stark schematisierten Bilder b1, b1' der 5A durch echte gerasterte schwarzweiße Bilder ersetzt sind.
6 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kamerasystems 100c. Das Kamerasystem 100c kann beispielsweise eine Funktionalität aufweisen, wie sie vorstehend unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen 100, 100a, 100b beschrieben worden ist, oder eine Kombination hieraus. Mit dem Block 100c' ist vorliegend die Funktionalität des eigentlichen Kamerasystems bezeichnet, die beispielsweise den Bildsensor 110 sowie gegebenenfalls weitere Komponenten 120, 130, 140, 141, 150 umfasst. Im Unterschied zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen weist das Kamerasystem 100c eine eingebettete Recheneinheit 200' (englisch: embedded CPU) auf, also eine Recheneinheit, die in das Kamerasystem 100c integriert ist, beispielsweise auch in einem gemeinsamen Gehäuse (nicht gezeigt) des Kamerasystems 100c angeordnet sein kann. Zwischen der eingebetteten Recheneinheit 200' und dem Funktionsblock 100c' ist eine Datenverbindung 10' vorgesehen. Die eingebettete Recheneinheit 200' kann beispielsweise eine zu der vorstehend beschriebenen Komponente 200 (1) vergleichbare Funktionalität aufweisen. Die Datenverbindung 10' kann beispielsweise eine zu der vorstehend beschriebenen Datenverbindung 10 (1) vergleichbare Funktionalität aufweisen.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft eine Reduzierung der erforderlichen Übertragungsbandbreite zwischen dem Kamerasystem 100 (1) und dem Rechnersystem 200. Ferner muss das Rechnersystem 200 weniger Rechenleistung aufbringen, um die gemäß einer Ausführungsform standardmäßig zunächst übermittelten sekundären Bilddaten BD2 empfangen und zu verarbeiten bzw. vorzuverarbeiten.
Bei einer besonders bevorzugten Variante können vorteilhaft vergleichsweise kleine (also zum Beispiel eine vergleichsweise geringe Ortsauflösung aufweisende bzw. generell eine geringere Datenmenge als die primären Bilddaten aufweisende) Übersichtsbilder (englisch: „thumbnails“) als sekundäre Bilddaten BD2 an das Rechnersystem 200 übertragen werden, und eine in dem Rechnersystem 200 vorhandene Software, beispielsweise ein Bildverarbeitungssystem bzw. ein Bildanalysesystem, bestimmt gegebenenfalls interessierende Bildbereiche der Übersichtsbilder und fordert im Bedarfsfall die interessierenden Bildbereiche in Form von zumindest zeitweise zwischen gespeicherten primären Bilddaten von dem Kamerasystem an.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können hierbei solche Übersichtsbilder, welche keinen interessierenden Inhalt aufweisen, völlig übergangen werden. Mit anderen Worten können diese Übersichtsbilder durch das Rechnersystem 200 verworfen werden, und insbesondere brauchen keine mit diesen zu verwerfenden Übersichtsbildern korrespondierenden primären Bilddaten von dem Rechnersystem bei dem Kamerasystem angefordert werden.
Daraufhin können die interessierenden Bilddaten, welche beispielsweise auch nur Teilbereiche von in dem Kamerasystem mit hoher Auflösung gespeicherten Bilddaten repräsentieren, vorteilhaft an das Rechnersystem übertragen werden und dort einer Analyse zugeführt werden.
Das erfindungsgemäße Prinzip ermöglicht insbesondere für die Übertragung der sekundären Bilddaten an das Rechnersystem vergleichsweise hohe Bildwiederholraten. Weiter vorteilhaft lassen sich zur Realisierung der Datenschnittstellen 120, 122 standardisierte Datenschnittstellen verwenden, welche eine weitaus geringere maximale Datenrate ermöglichen müssen, als es für direkte Übertragung der primären Bilddaten BD1 erforderlich wäre.
Besonders vorteilhaft kann bei bevorzugten Ausführungsformen das Rechnersystem 200 bestimmen, welche Teile der Bilddaten in vergleichsweise großer bzw. maximal möglicher Qualität von dem Kamerasystem 100 an das Rechnersystem 200 zu übertragen sind.
Bei weiteren vorteilhaften Ausführungsformen kann das Rechnersystem 200 von Applikationsentwicklern mit z.B. an sich bekannten Algorithmen zur Bildverarbeitung programmiert werden. Insbesondere ist für die Realisierung einer Bildverarbeitung in dem Rechnersystem 200 kein Spezialwissen über einen internen Aufbau des Kamerasystems 100, 100a, 100b bzw. seiner Komponenten erforderlich.
Weiter vorteilhaft ermöglicht die Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips kurze Entwicklungszeiten für Bildverarbeitungssystemen und eine hohe Flexibilität.
Bei manchen Ausführungsform kann für die Datenschnittstelle zehn beispielsweise eine GB (Gigabit)-Ethernet Schnittstelle verwendet werden, die eine mögliche Übertragungsrate von etwa 125 MB (Megabytes) pro Sekunde bietet. Alternativ oder ergänzend können auch eine oder mehrere der folgenden Datenschnittstellentypen eingesetzt werden: 10 GB Ethernet, USB3, CameraLink HS, CoaxPress.

Claims

Kamerasystem (100) mit einem Bildsensor (110) zur Erzeugung (300) von primären Bilddaten (BD1) und mindestens einer Schnittstelleneinheit (120) zum Datenaustausch mit einer externen Einheit (200), wobei das Kamerasystem (100) dazu ausgebildet ist, wenigstens einen Teil der von dem Bildsensor (110) erzeugten primären Bilddaten (BD1) zumindest zeitweise in einer dem Kamerasystem (100) zugeordneten Speichereinheit (130) zu speichern (310), um gespeicherte primäre Bilddaten (BD1') zu erhalten, wenigstens einen Teil der von dem Bildsensor (110) erzeugten primären Bilddaten (BD1) und/oder der gespeicherten primären Bilddaten (BD1') mittels einer Datenreduktionseinheit (140) einer Datenreduktion zu unterziehen (320), um sekundäre Bilddaten (BD2) zu erhalten, und wenigstens einen Teil der sekundären Bilddaten (BD2) über die mindestens eine Schnittstelleneinheit (120) an die externe Einheit (200) auszugeben (330).
Kamerasystem (100) nach Anspruch 1, wobei das Kamerasystem (100) dazu ausgebildet ist, wenigstens einen Steuerinformationen enthaltenden Steuerbefehl (sb) von einer externen Einheit (200, 220) zu empfangen (350), wobei insbesondere das Kamerasystem (100) dazu ausgebildet ist, einen Betrieb des Kamerasystems (100) in Abhängigkeit der Steuerinformationen zu beeinflussen.
Kamerasystem (100) nach Anspruch 2, wobei das Kamerasystem (100) dazu ausgebildet ist: - in Abhängigkeit der Steuerinformationen wenigstens einen Teil der gespeicherten primären Bilddaten (BD1') an die externe Einheit (200) auszugeben, und/oder - in Abhängigkeit der Steuerinformationen einen Betrieb der Datenreduktionseinheit (140) zu steuern.
Kamerasystem (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Datenreduktionseinheit (140) dazu ausgebildet ist, insbesondere bezüglich der erzeugten primären Bilddaten (BD1) und/oder der gespeicherten primären Bilddaten (BD1'), eines oder mehrere der folgenden Verfahren auszuführen: - Reduzieren einer Ortsauflösung der Bilddaten, - Reduzieren einer spektralen Auflösung der Bilddaten, - Reduzierung einer Amplitudenauflösung der Bilddaten, - Reduzierung einer Bildrate, - Versehen der Bilddaten mit einem Identifizierungsmerkmal.
Kamerasystem (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Speichereinheit (130) wenigstens einen Ringspeicher (132) aufweist.
Bildverarbeitungssystem (1000) mit wenigstens einem Kamerasystem (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche und wenigstens einem Rechnersystem (200), wobei das Rechnersystem (200) dazu ausgebildet ist, die von dem Kamerasystem (100) über die mindestens eine Schnittstelleneinheit (120) ausgegebenen sekundären Bilddaten (BD2) zu empfangen (400), wenigstens einen Teil der empfangenen sekundären Bilddaten (BD2) zu analysieren (410), und in Abhängigkeit von einem Ergebnis der Analyse (410) wenigstens einen Steuerinformationen enthaltenden Steuerbefehl (sb) an das Kamerasystem (100) auszugeben (420) .
Bildverarbeitungssystem (1000) nach Anspruch 6, wobei das Rechnersystem (200) dazu ausgebildet ist, mittels des Steuerbefehls (sb) das Kamerasystem (100) zu veranlassen, wenigstens einen Teil der gespeicherten primären Bilddaten (BD1') als angeforderte Bilddaten (b2') an das Rechnersystem (200) auszugeben, und die angeforderten Bilddaten (b2') von dem Kamerasystem (100) zu empfangen (430), wobei insbesondere das Rechnersystem (100) die empfangenen angeforderten Bilddaten (b2') analysiert.
Verfahren zum Betreiben eines Kamerasystems (100) mit einem Bildsensor (110) zur Erzeugung (300) von primären Bilddaten (BD1) und mit einer Schnittstelleneinheit (120) zum Datenaustausch mit einer externen Einheit (200), wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: zumindest zeitweises Speichern (310) wenigstens eines Teils der von dem Bildsensor (110) erzeugten primären Bilddaten (BD1) in einer dem Kamerasystem (100) zugeordneten Speichereinheit (130), wodurch gespeicherte primäre Bilddaten (BD1') erhalten werden, Unterziehen (320) wenigstens eines Teils der von dem Bildsensor (110) erzeugten primären Bilddaten (BD1) und/oder der gespeicherten primären Bilddaten (BD1') einer Datenreduktion, wodurch sekundäre Bilddaten (BD2) erhalten werden, Ausgeben (330) wenigstens eines Teils der sekundären Bilddaten (BD2) über eine Schnittstelleneinheit (120) an eine externe Einheit (200) .
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Kamerasystem (100) wenigstens einen Steuerinformationen enthaltenden Steuerbefehl (sb) von einer externen Einheit (200) empfängt (350), wobei das Kamerasystem (100) - in Abhängigkeit der Steuerinformationen wenigstens einen Teil der gespeicherten primären Bilddaten (BD1') an die externe Einheit (200) ausgibt (352), und/oder - in Abhängigkeit der Steuerinformationen einen Betrieb der Datenreduktionseinheit (140) steuert.
Verfahren zum Betreiben eines Bildverarbeitungssystems (1000) mit wenigstens einem Kamerasystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und wenigstens einem Rechnersystem (200), wobei das Rechnersystem (200) die von dem Kamerasystem (100) über die mindestens eine Schnittstelleneinheit (120) ausgegebenen sekundären Bilddaten (BD2) empfängt (400), wenigstens einen Teil der empfangenen sekundären Bilddaten (BD2) analysiert (410), und in Abhängigkeit von einem Ergebnis der Analyse (410) wenigstens einen Steuerinformationen enthaltenden Steuerbefehl (sb) an das Kamerasystem (100) ausgibt (420) .
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Rechnersystem (200) mittels des Steuerbefehls (sb) das Kamerasystem (100) veranlasst, wenigstens einen Teil der gespeicherten primären Bilddaten (BD1') als angeforderte Bilddaten (b2') an das Rechnersystem (200) auszugeben, und die angeforderten Bilddaten (b2') von dem Kamerasystem (100) empfängt (430), wobei insbesondere das Rechnersystem (100) die empfangenen angeforderten Bilddaten (b2') analysiert.