SceneScan: Echtzeit 3D-Tiefenwahrnehmung durch Stereovision

SceneScan Stereovision-Sensor

SceneScan ist Nerian's neueste Lösung zur 3D-Tiefenwahrnehmung und der Nachfolger unseres erfolgreichen SP1 Stereovision-Sensors. Mittels Stereovision und einer hardwareseitigen Bildverarbeitung errechnet SceneScan ein 3D-Abbild der beobachteten Umgebung in Echtzeit. Anders als konventionelle Tiefenkameras muss hierfür kein Licht im sichtbaren oder unsichtbaren Spektralbereich ausgesendet werden. Dadurch ermöglicht SceneScan eine genaue 3D-Wahrnehmung selbst unter schwierigen Bedingungen, wie zum Beispiel bei hellem Tageslicht, Messungen aus großer Distanz, überlappenden Messbereichen, oder sogar Messungen unter Wasser.

SceneScan wird mit unserer Karmin Stereokamera, oder zwei gewöhnlichen USB3Vision Industriekameras verbunden. Die Bilddaten werden in Echtzeit mittels eines leistungsstarken FPGAs und unserem modernen Stereoalgorithmus verarbeitet. Das Verarbeitungsergebnis ist eine subpixel-genaue Disparitätskarte (ein inverses Tiefenbild), welche per Gigabit-Ethernet an einen Computer oder ein eingebettetes System übertragen wird. Unsere Open-Source und Cross-Platform API konvertiert diese Disparitätskarte in eine dichte 3D Punktwolke. Durch unsere automatische Rekalibrierung kann selbst bei mechanischer Beanspruchung und einer langen Betriebsdauer die Funktionsfähigkeit des Sensorsystems sichergestellt werden.

Beispiel einer Stereokamera

Durch die Wahl eines geeigneten Kamera-Setups können sehr unterschiedliche Messbereiche abgedeckt werden. Zudem ist es möglich zwischen einer hohen Bildrate oder einer hohen Bild- oder Tiefenauflösung zu wählen. Hierbei sind Bildraten bis zu 100 Fps und Auflösungen bis zu 3 Megapixel möglich. Dies macht SceneScan zur flexibelsten 3D-Sensorlösung am Markt. Gerne unterstützen wir unsere Kunden dabei, die jeweils optimale Konfiguration für einen Anwendungsfall zu finden.

Das FPGA Design, welches im SceneScan Stereovision-Sensor steckt, kann auch als IP Core lizenziert werden.

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Beispiel-Tiefenbilder

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Beispiel für linkes Kamerabild.
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Tiefenbild (Disparitätskarte) errechnet durch SceneScan.
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Beispiel für linkes Kamerabild Beispiel für linkes Kamerabild. Entnommen aus dem Middlebury 2006 Datensatz.
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Tiefenbild (Disparitätskarte) errechnet durch SceneScan.
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Beispiel für linkes Kamerabild.
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Tiefenbild (Disparitätskarte) errechnet durch SceneScan.

Modelle

Es existieren zwei unterschiedliche Modelle: SceneScan und SceneScan Pro. Beide Modelle verfügen über die gleiche Funktionalität, unterscheiden sich jedoch in ihrer Verarbeitungsleistung. SceneScan Pro verfügt über die höchstmögliche Rechenleistung und ist deshalb für besonders anspruchsvolle Anwendungen geeignet. SceneScan ist hingegen eine kostenoptimierte Variante für Anwendungen mit geringeren Anforderungen.

SceneScan
SceneScan Pro
Max. Bildauflösung: 800 × 800 Pixel 1856 × 1856 Pixel
Max. Disparität: 128 Pixel 256 Pixel
Max. Bildrate: 45 Fps 100 Fps

Die maximale Bildrate ist abhängig von der gewählten Bildauflösung und Tiefenauflösung (der Disparitätsbereich). Wir empfehlend die Verwendung einer der nachfolgenden Konfigurationen. Abweichende Konfiguration sind jedoch ebenfalls möglich.

Modell Disparitäts- Bildauflösung
bereich 640 × 480 800 × 592 1280 × 960 1600 × 1200
SceneScan 64 Pixel 45 Fps 30 Fps - -
128 Pixel 30 Fps 20 Fps - -
SceneScan Pro 128 Pixel 100 Fps 65 Fps 23 Fps 17 Fps
256 Pixel 60 Fps 40 Fps 13 Fps 8 Fps

Videos

SceneScan-Spezifikation

Hardware-Daten
Versorgungs­span­nung: 11 - 14 V DC
Leistungs­auf­nah­me: Weniger als 10 W ohne Stromversorgung der Kameras
Bis zu 20 W mit Stromversorgung der Kameras
Abmessungen: 104,5 × 105,5 × 45 mm ohne Montagelaschen
104,5 × 130 × 45 mm mit Montagelaschen
Gewicht: 400 g
Schnittstellen: 2× USB 3.0 Host, Gigabit-Ethernet, GPIO
Stereo-Bildverarbeitung
Stereo Algorithmus: Variation von Semi-Global Matching (SGM)
Max. Bildauflösung:
SceneScan:
SceneScan Pro: 
800 × 800 Pixel
1856 × 1856 Pixel
Unterstützte Pixelformate: 8-Bit Graustufen (Mono8)
12-Bit Graustufen gepackt (Mono12p)
Disparitätsbereich:
SceneScan:
SceneScan Pro: 
64 bis 128 Pixel
96 bis 256 Pixel (in 32-Pixel-Schritte)
Max. Bildrate:
SceneScan:
SceneScan Pro: 
30 Fps
95 Fps
Sub-Pixel Genauigkeit: 4 Bit (1/16 Pixel)
Nachverar­bei­tung: Entfernung fehlerhafter Disparitäten, Rauschunterdrückung
Bild-Rektifizierung
Horizontaler Versatz: -39 bis +39 Pixel
Vertikaler Versatz: -39 bis +39 Pixel
Interpolation: Bilinear

Unterstützte Kameras

SceneScan unterstützt den USB3Vision-Standard. Dadurch können alle zu USB3Vision kompatiblen Kameras mit einem Graustufensensor verwendet werden. Um eine Kompatibilität zu gewährleisten empfehlen wir jedoch die Verwendung unserer Karmin Stereokamera, oder Kameras eines der folgenden geprüften Hersteller: FLIR (ehem. Point Grey), Basler AG.

Unterstützte Plattformen und Standards

ROS HALCON MATLAB MATLAB GenICam GenTL

Downloads

Ressourcen

Siehe auch