Farbkalibrierung von Industriekameras
Optimierte Farbgenauigkeit für präzise Bildverarbeitung
Die Farbinformationen in einem Bild sind für viele industrielle Anwendungen von großer Bedeutung, insbesondere in der Medizin. Für Diagnosen, z. B. in der Pathologie, Augenheilkunde oder Dermatologie, benötigen Ärzte und Ärztinnen reproduzierbare, standardisierte Farbinformationen. Wir erklären, wie sich Kameras ohne passendes Lichtquellen-Preset in Sekundenschnelle für maximale Farbtreue kalibrieren lassen.
Farbkalibrierung bei Basler Kameras
In unserem White Paper erläutern wir, warum eine Kalibrierung von Basler Farbkameras wichtig ist und welche Schritte dabei durchgeführt werden:
Was versteht man unter Farbe und welche Farbsysteme gibt es?
Welche Vorteile bietet der RGB-Farbraum?
Welche Vorteile bringt eine kalibrierte Kamera mit sich?
Welche vier Schritte umfasst die Farbkalibrierung bei Basler?
Warum Farbkalibrierung entscheidend ist
Farbinformationen spielen eine zentrale Rolle in vielen Bildverarbeitungsanwendungen – von der Farbprüfung in der Verpackungsindustrie bis hin zur Diagnoseunterstützung in der medizinischen Bildgebung. Dabei reicht eine schöne Bilddarstellung nicht aus: Es kommt auf die präzise, messbare und wiederholbare Farbwiedergabe an.
Standardisierung für hohe Genauigkeit
In der Praxis werden Bilder oft in verschiedenen Räumen, mit unterschiedlichen Lichtverhältnissen, Kameramodellen und zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgenommen. Damit solche Bilder zuverlässig miteinander verglichen werden können – etwa bei Verlaufsbeobachtungen oder Serienmessungen – muss die Farbwiedergabe standardisiert sein.
Der Prozess, der diese Standardisierung herstellt, ist die Farbkalibrierung. Nur so stimmen die Farben der Kamerabilder auf dem Monitor mit den Farben des realen Objekts – beispielsweise unter Tageslicht – überein. Diese hohe Farbtreue ist in vielen Anwendungen die Voraussetzung für aussagekräftige Diagnosen oder präzise automatisierte Entscheidungen in der industriellen Fertigung.
Medizinische Anwendung: Farbe in der Augenheilkunde
Ein anschauliches Beispiel bietet die Ophthalmologie:
Bei der Untersuchung der Netzhaut mit Funduskameras hängt die Interpretation der Bilddaten direkt von der korrekten Farbdarstellung ab. Der Arzt erkennt auf dem Kamerabild, ob die Gefäße der Netzhaut intakt sind oder Auffälligkeiten zeigen – etwa durch Farbveränderungen des Gewebes bei Sauerstoffmangel.
Nur eine farbkalibrierte Kamera kann solche Veränderungen zuverlässig abbilden und so zur Früherkennung von Erkrankungen wie Makuladegeneration beitragen.
Wie funktioniert die Farbkalibrierung?
Farbkalibrierung optimiert die Farbberechnungspipeline der Kamera – also alle internen Rechenprozesse, die vom Sensorsignal bis zum fertigen Bild führen.
Der Kalibrierungsprozess im Überblick:
Referenzaufnahme mit einer Farbkarte
Eine standardisierte Farbkarte (z. B. ColorChecker) wird unter realen Beleuchtungsbedingungen aufgenommen.Vergleich mit Referenzwerten
Für jedes Farbfeld kennt man die Sollwerte (meist im sRGB-Farbraum). Der Farbwert der Kamera wird mit dem Zielfarbwert verglichen.Berechnung des Farbfehlers (ΔE)
Die Differenz wird als Farbfehler ΔE angegeben – je niedriger der Wert, desto besser stimmt die Kamerawiedergabe mit der Realität überein.Anpassung der Kameraparameter
Weißabgleich, Farbmatrix, Gamma-Kurve und andere Parameter werden so angepasst, dass der ΔE über alle Farben hinweg minimiert wird.
Nach der Kalibrierung können zusätzlich farbliche Anpassungen vorgenommen werden, etwa zur Einhaltung spezieller Farbprofile.
Nützliche Funktionen für farbgenaue Bildverarbeitung
Moderne Industriekameras bieten zahlreiche integrierte Funktionen, die für eine präzise Farbverarbeitung unerlässlich sind:
Farbvoreinstellungen (z. B. Tageslicht, LED, Kunstlicht)
Einstellbare Parameter für Farbton, Sättigung, Helligkeit und Kontrast
Sechs-Achsen-Farbsteuerung zur gezielten Anpassung einzelner Farben
Automatischer oder manueller Weißabgleich
Gerade bei medizinischen Anwendungen oder hochpräzisen Industrieprozessen reicht die Nutzung von Voreinstellungen nicht aus. Dort erfolgt die Kalibrierung immer unter realen Lichtbedingungen – um eine verlässliche Farbwiedergabe in der späteren Anwendung sicherzustellen.
Anwendungsbeispiel: Die Basler MED ace Kamera kalibrieren
Bei der Basler MED ace Kamera erfolgt die Farbkalibrierung per Software. Steht kein passendes Lichtquellen-Preset zur Verfügung, kann Ihre Industriekamera mit der Basler Color Calibrator Software in wenigen Sekunden kalibriert werden.
So funktioniert die Farbkalibrierung
Im ersten Schritt wird die Kamera so auf die Farbkarte ausgerichtet, dass die Karte vollständig im Bild sichtbar ist.
Danach stellt die Software die Helligkeit auf die optimalen Werte ein.
Im nächsten Schritt führt die Software komplexe Berechnungen wie den Weißabgleich und die Optimierung der Farbmatrix durch.
Zum Schluss wird der Sechs-Achsen-Operator auf die bestmöglichen Farbwerte eingestellt.
Als Ergebnis erhalten Sie die ideale Lichtquellen-Voreinstellung für die aktuellen Lichtverhältnisse. Sind Sie mit den Ergebnissen der Nachkalibrierung zufrieden, können die Farbeinstellungen in der Kamera gespeichert oder in andere Kameras exportiert werden.
Fazit: Kalibrierte Farbgenauigkeit für präzise medizinische Bildgebung
Vertrauen und Genauigkeit sind in der medizinischen Bildgebung von entscheidender Bedeutung. Ärztinnen und Ärzte sowie medizinisches Fachpersonal verlassen sich bei der Untersuchung, Diagnose und Nachsorge auf qualitativ hochwertige und farbgenaue Bilder. Durch den Einsatz von kalibrierter bildgebender Geräte können sie eine konstante Farbwiedergabe und standardisierte Farben sicherstellen. Diese Konsistenz gilt sowohl über die Zeit als auch unabhängig vom Bildgebungsgerät und den Lichtverhältnissen.
Intelligente und benutzerfreundliche Kameras ermöglichen eine schnelle und präzise Farbkalibrierung in Sekundenschnelle. Diese fortschrittlichen Lösungen werden die Zuverlässigkeit und Effizienz der Medical & Life Sciences weiter verbessern.
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