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 FARBE: MEHRKANALIGE SENSORSIGNAL- & BILDVERARBEITUNG

Die hohe Leistungsstärke der visuellen Wahrnehmung des Menschen beruht unter anderem auf der Fähigkeit, unterschiedliche Lichtspektren als dreidimensionale Farbsignale bewerten zu können. Der Mensch gewinnt damit zusätzliche Szeneninformation, welche die Zuverlässigkeit seiner Ent­schei­dungs­fin­dung verbessert.

In der Geschichte der industriellen Bild­ver­ar­bei­tung spielte die Ana­lyse von Farb­in­for­ma­tion zunächst eine unter­ge­ord­nete Rolle, was vor­rangig durch die techno­lo­gisch un­aus­ge­reif­te und teure Geräte­technik zur Gewinnung der Farb­in­for­mation bedingt war. Mit der stetigen Verbes­serung der geräte­tech­nischen Basis und dem Bestreben nach weitreichender Automatisierung in der industriellen Produktion (z. B. Qua­li­täts­kon­trolle, Prozess­steu­erung) und in anderen Bereichen (z.B. Luft­bild­aus­wer­tung) gewann die Farbbildverarbeitung zunehmend an Bedeutung. Gemes­sen an dem hohen Potential der Farbbildverarbeitung kann der heute erreichte Entwicklungstand ebenso wie der Verbreitungsgrad noch immer nicht befriedigen. Damit bleibt dies ein äußerst aussichts­reiches Arbeits­gebiet für Forschung und Entwicklung.

Aufbauend auf den langjährigen Erfahrungen und Arbeitsergebnissen der Forschungsgruppe Bildverarbeitung der Technischen Universität Ilmenau bildet die Farbbildverarbeitung bereits mit der Gründung des ZBS e.V. ein wesentliches Betätigungsfeld. Inhaltlich erstrecken sich die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten über das gesamte Spektrum der Farbbildverarbeitung, von der Erfassung bis zur Klassifikation der Farbbilddaten. Dabei werden sowohl aus der Analyse von skalaren und vektoriellen Bilddaten bekannte, gegebenenfalls erweiterte Methoden als auch neue, eigens für die Farbanalyse entwickelte Verfahren eingesetzt.

Darüber hinaus widmen sich unsere Aktivitäten der Qualifizierung von Farbsensorik und Farb- messtechnik sowie der Untersuchung von Methoden zur Ableitung genormter farbmetrischer Kennwerte.
Neuere Forschungsgebiete sind dabei die spektrale Schätzung von Farbreizen aus der mehrkanaligen, breitbandigen Erfassung mittels Mehrbereichssen- soren und die spektrale Synthese von genormten Lichtstimmungen mit LED-basierten Primärquellen.

Unser Erfahrungsschatz wurde mehrheitlich in Verbindung mit Aufgabenstellungen aus der Praxis aufgebaut.

Die Schwerpunkte unserer Arbeit erstrecken sich auf folgenden Gebieten:

Licht, Far­be, Farb­sen­so­rik, mehr­ka­nalige Sen­sor­sig­nal­ver­ar­bei­tung
Q-SpecTM sind mini­aturi­sier­te hyper­spek­trale Mess­sys­teme.
Sie ver­bin­den die Vor­züge colori­metischer und spek­tra­ler Mess­systeme, d.h. Kompakt­heit, Robust­heit, Schnellig­keit und Preis des Drei­be­reichs­ver­fahrens mit der hohen Er­gebnis­güte und -verwert­barkeit der spektralen Mes­sung.
Dieses System­kon­zept ermöglicht, zusammen mit appli­kations­spe­zi­fisch er­stell­ten Q-SpecTM-Ver­rech­nungs­vor­schrif­ten, spek­tral­nahe, ab­so­lute Mes­sungen mit sehr hoher Mess­fre­quenz überall dort, wo bislang die De­fi­zite ein­facher Farb­sen­soren in Kauf genommen werden mussten und spek­trale Sys­teme zu kostspielig sind.
 Q-SpecTM -

 Mehrbereichsmesssysteme
 Q-SpecTM -

 Multistimulus Colourimetry
 Measurement System
Spec­Works-MSM sind miniaturisierte Hand­spek­tro­meter aus der Spec­Works-Produkt­familie.
Bei der Spek­tral­photo­me­trie wird ein spek­tra­ler Farb­reiz di­rekt in schmalen Wellen­längen­inter­vallen absolut gemessen. Die Ergeb­nis­se sind Farb­stoff­eigen­schaften (Colo­rant) von Ob­jekten oder spek­trale Charak­te­ris­tiken von Lichtquellen. Sie bilden die Grundlage u.a. für Ma­te­rial­stoff­ana­lysen oder Kontroll­pro­zesse im Bereich der industriellen Qualitätssicherung.
Das SpecWorks-MSM-VIS erfasst einen Spek­tral­be­reich von 380-750 nm in 4 nm Schritt­weite.

   SpecWorksTM MSM -

 Mini­atu­ri­sier­te spek­trale Mess­sys­teme
   SpecWorksTM MSM -

 Mini­atu­ri­zed­ Spec­tral Mea­su­ring Sys­ tems
 LED-basiertes Lichtquellenprinzip
 zur Erzeugung spektral definierter
 Lichtstimmungen
 LED-based Light Source for Pro-
 ducing defined Light Character
 istics
  Erfas­sung ab­so­lu­ter spek­tra­ler Ob­jekt­ei­gen­schaf­ten (Re­mis­sion, Trans­mis­sion, Emis­sion) mit­tels Dop­pel­mono­chro­ma­tor


Verarbeitung von Farb­bil­dern und mehr­ka­na­li­gen Bild­da­ten­auf­kom­men
  • Transformationen / Projektionen des Farbraums
  • Ikonische Bildverarbeitung in lo­ka­len Nach­barschaften
  • Statistische Auswertung von Farb­ver­teilungen
  • Bildanalyse von Farbtexturen unter Be­rück­sichtigung einer gesamt­heit­lichen Be­trach­tung von Farbe und Textur
  • Farbpixelklassifikation / Farbsegmentierung
  • Bild-Bild-Vergleich von Farbbildern
 Unsere Kompetenzfelder im Bereich Farbbildverarbeitung


Relevante neuere Veröffentlichungen (siehe auch) :
Karl-Heinz Franke "Strahlung, Licht, Hellempfinden und Farbe",

Folien zu Vorlesungsanteilen PD Dr.Franke zur Computer­grafik - Teil 1
2013
Karl-Heinz Franke "Farbräume im Überblick",

Folien zu Vorlesungsanteilen PD Dr.Franke zur Computer­grafik - Teil 2
2013
Karl-Heinz Franke "Subtraktive Farbmischung, Color Management und Farbdisplays",

Folien zu Vorlesungsanteilen PD Dr.Franke zur Computer­grafik - Teil 3
2013
Karl-Heinz Franke,
Rainer Jahn,
Rico Nestler
"Licht und seine Wirkungsweise in Machine-Vision-Applikationen",

Vortrag im Rahmen der SPECTARIS-Ta­gung "Mehr se­hen mit dem rich­ti­gen Licht - Inno­va­ti­ve Be­leuch­tungs­lö­sun­gen für Ma­chine-Vi­sion-An­wendungen", 18. Juni 2013 Wald­bronn, Poly­tec GmbH
Juni 2013
Karl-Heinz Franke "Spectral Control of LED Light Sources for Universal Applications"

auf 13. SpectroNet Collaboration "Innovative/Smart Color and Spectral Imaging in Industry, Biology and Medicine" Forum Konstanz, 17.04.2012, Konstanz, Deutschland
April 2012
Karl-Heinz Franke "Das quasi-spektrale Messsystem Q-Spec und seine Nutzung zur Regelung LED-basierter Lichtquellen"

auf Darmstädter Kolloquium Optische Messtechnik (DAKOM 2011) - Charakterisierung von LED Lichtquellen, Leitung Prof. Theo Tschudi, 06.06.2011, Darmstadt, Deutschland
Mai 2011
Karl-Heinz Franke "From Color Measurements via Multiple Color to Spectral imaging"

auf 10. SpectroNet Collaboration Forum Jena, 20.04.2011, Jena, Deutschland
April 2011 -
Torsten Machleidt,
Dietmar Kollhoff,
Oliver Dathe,
Daniel Kapusi,
Rico Nestler,
Karl-Heinz Franke
"Untersuchung des Einsatzes von Farbkameras zur
3D-Oberflächenmessung mittels Weißlichtinterfero-
metrie"

Proceedings of 17. Workshop Farbbildverarbeitung, ISBN: 978-3-00-035834-0, Konstanz, Deutschland, 29.-30.9.2011, pp. 107-118
September 2011 -
D. Kapusi,
P. Prinke,
D. Vehar,
R. Jahn,
R. Nestler,
K.-H. Franke
"Simultaneous Geometric and Colorimetric Camera Cali- bration"

Tagungsband 16. Workshop Farbbildverarbeitung, Ilmenau 2010, K.H. Franke, R. Nestler (Hrsg.), ISBN: 978-3-00-032504-5
Oktober 2010 -
D. Kollhoff
D. Kreutzer
T. Langner
"Farbbasierte Druckbildinspektion an Rundkörpern und farbmetrische Überwachung der Lichtquelle"

Beitrag zum 14. Workshop Farbbildverarbeitung 2008, Aachen, 01.-02. Oktober 2008
Oktober 2008 pdf-Dokument
R. Nestler
R. Jahn
E. Sparrer
K.-H. Franke
"Praktischer Einsatz von Mehrbereichsfarbmesssystemen zur spektralen Charakterisierung von selbstleuchtenden und nicht selbstleuchtenden Objekten"

Beitrag zum 14. Workshop Farbbildverarbeitung 2008, Aachen, 01.-02. Oktober 2008
Oktober 2008 pdf-Dokument
C. Hufeland
K.-H. Franke
R. Jahn
R. Nestler
"Methodischer Ansatz einer LED-Normlichtquelle für Farb-
messsysteme nach dem Dreibereichsverfahren"

Beitrag zum 13. Workshop Farbbildverarbeitung 2006, Koblenz, 04.-05. Oktober 2007
Oktober 2007 pdf-Dokument
T. Langner
D. Kollhoff
"Colour-based Print Inspection on round-shaped Objects"

Beitrag im Rahmen des 52. Internationalen Wissen-
schaftlichen Kolloquiums 2007
der TU Ilmenau
September 2007 pdf-Dokument
K.-H. Franke et.al. "Vollständige Oberflächenprüfung von Orangen mittels Farbbildverarbeitung"

Beitrag zum 12. Workshop Farbbildverarbeitung 2006, Ilmenau, 05.-06. Oktober 2006
Okt. 2006 pdf-Dokument
Jahn R.,
K.-H. Franke
"Methoden des automatischen Weisabgleichs und ihr Bezug zur Farbkonstanz"

Beitrag zum 12. Workshop Farbbildverarbeitung 2006, Ilmenau, 05.-06. Oktober 2006
Okt. 2006 pdf-Dokument
Nestler R.,
K.-H. Franke
"Quasi-spektraler Mehrbereichsmessansatz durch Einsatz eines iterativ regularisierten, targetbezogenen Interpolators"

Beitrag zum 12. Workshop Farbbildverarbeitung 2006, Ilmenau, 05.-06. Oktober 2006
Okt. 2006 pdf-Dokument
Jahn R.,
K.-H. Franke
"Methoden des automatischen Weisabgleichs und ihr Bezug zur Farbkonstanz"

Beitrag zum 12. Workshop Farbbildverarbeitung 2006, Ilmenau, 05.-06. Oktober 2006
Okt. 2006 pdf-Dokument
Kooperationspartner:
 MAZeT GmbH - Farbsensorik / Farbmessung
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