Multispektrale Bilderfassung mit der ProgRes® MFcool Digitalkamera am Max Planck Institut für Informatik in Saarbrücken

Die Anforderungen

Die multispektrale Bilderfassung verursacht spezifische Anforderungen an die zu verwendende Digitalkamera. Während das erfasste Spektrum durch Verwenden eines zusätzlichen Filters leicht gesteuert werden kann, muss die Kamera über eine breite Frequenzgangkurve verfügen, um von Ultraviolett bis Infrarot zuverlässig Daten liefern zu können. Des weiteren muss die Belichtungszeit über einen weiten Bereich frei wählbar sein, um die Aufnahme von sogenannten HDR - Bildsequenzen für erhöhten Bildkontrast zu gewährleisten.

Das Hauptziel der Anwendung

Hauptziel dieses Projekts ist die Entwicklung hochqualitativer Arbeitsabläufe zur Erfassung und Verarbeitung multispektraler Bilddaten mit vollautomatischen Verfahren.

Die Lösung

Das MPI für Informatik in Saarbrücken kombiniert eine digitale Kamera vom Typ ProgRes® MFcool mit einem elektronisch gesteuerten Spektralfilters vom Typ CRI VariSpec VIS10.

Die Vorteile

Die ProgRes® MFcool integriert sich gut in unsere bestehende Arbeitsumgebung, in der bereits mehrere ProgRes® CFcool, eine ProgRes® C14 und eine ProgRes® C14plus zum Einsatz kommen. Da für unseren Anwendungen speziell entwickelte Software zum Einsatz kommt, ist es für uns besonders wichtig, den Anpassungsaufwand klein zu halten. Auch andere Infrastruktur, wie Objektive, Kabel, Stative und Aufbauten lassen sich weiterverwerten, da der Formfaktor der ProgRes® MFcool mit dem unserer bisher verwendeten Kameras weitgehend übereinstimmt.

Ebenso wie die ProgRes®-Farbkameras kann sie ohne Verwendung eines Framegrabbers längere Bildsequenzen aufzeichnen; da sie über wenige bewegliche Teile verfügt, erwarten wir auch eine ähnliche Robustheit. Als monochrome Kamera hat sie eine weitgehend gleichmäßige Kennlinie, und kann in einer einzigen Belichtung eine Full-Frame - Aufnahme ohne Bayer-Muster liefern, was eine schnellere Nachverarbeitung der aufgenommenen Bilder ermöglicht.

Die Beschreibung der Anwendung

Sichtbares Licht ist eine Form elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 400 und 700 nm. Das menschliche Auge verfügt über verschiedene Typen von Photorezeptoren, die auf unterschiedlichen Wellenlängenbereichen sensibel sind. Diese Unterschiede nehmen wir als die Farben rot, grün, blau und ihre Mischungen wahr.
Digitale Fotosensoren reagieren üblicherweise auf einen sehr breiten Wellenlängenbereich. Um Farben unterscheiden zu können, stattet man sie häufig mit Farbfiltern aus: in Entsprechung zum menschlichen Auge ist gewöhnlich jedem einzelnen Bildelement eine einzelne Farbe zugeordnet (z.B. im sogenannten Bayer-Muster). Mit Hilfe von Softwaretechniken entsteht aus diesem Bild wieder ein für den menschlichen Betrachter vollständiger Farbeindruck.
Die physikalische Interaktion zwischen verschiedenen Materialien findet dennoch auf dem gesamten Spektrum statt. Um dies zutreffend simulieren zu können, ist daher eine vollständige Vermessung des Spektralverhaltens notwendig. Multispektrale Fotografie, die das sichtbare Licht in dreißig und mehr Wellenlängenbändern abtasten kann, ist dazu ein geeignetes Mittel.

Unser Aufbau
In unserem Projekt verwenden wir eine monochrome Jenoptik ProgRes® MFcool in Verbindung mit einem elektronischen Wellenlängenfilter VariSpec VIS10 von CRI.