Kamera¶

Das Kameramodul ist ein Basismodul welches auf jedem rc_visard verfügbar ist. Es ist für die Bildakquise und die Rektifizierung der Bilder verantwortlich. Das Modul bietet diverse Parameter um z.B. die Belichtungszeit oder die Bildwiederholrate zu verändern.

Rektifizierung¶

Um die Bildverarbeitung zu vereinfachen rektifiziert das Modul alle Kamerabilder basierend auf der Kamerakalibrierung. Dies bedeutet, dass die Verzeichnung entfernt und der Bildhauptpunkt genau in die Mitte des Bildes gelegt wird.

Eine rektifizierte Kamera kann mit der Brennweite als einzigen Modellparameter beschrieben werden. Der rc_visard stellt über seine verschiedenen Schnittstellen einen Brennweitenfaktor bereit. Er bezieht sich auf die Bildbreite, um verschiedene Bildauflösungen zu unterstützen. Die Brennweite $f$ in Pixeln lässt sich leicht bestimmen, indem der Brennweitenfaktor mit der Bildbreite (in Pixeln) multipliziert wird.

Im Fall einer Stereokamera richtet die Rektifizierung die Bilder so aus, dass Objektpunkte in beiden Bildern immer in die gleiche Bildzeile projiziert werden. Die optischen Achsen der Kameras werden dadurch exakt parallel ausgerichtet.

Anzeigen und Herunterladen von Bildern¶

Der rc_visard bietet über die GenICam-Schnittstelle zeitgestempelte rektifizierte Kamerabilder (siehe Verfügbare Bild-Streams). Live-Streams in geringerer Qualität werden in der Web GUI bereitgestellt.

Die Web GUI bietet weiterhin die Möglichkeit, einen Schnappschuss der aktuellen Szene als .tar.gz-Datei zu speichern, wie in Herunterladen von Kamerabildern beschrieben wird.

Parameter¶

Das Kamera-Modul wird als rc_camera bezeichnet und in der Web GUI auf der Seite Kamera dargestellt. Der Benutzer kann die Kamera-Parameter entweder dort oder direkt über die REST-API (REST-API-Schnittstelle) oder GigE Vision (GigE Vision 2.0/GenICam-Schnittstelle) ändern.

Bemerkung

Wird der rc_visard über GigE Vision genutzt, können die Kamera-Parameter nicht über die Web GUI oder REST-API geändert werden.

Übersicht über die Parameter¶

Dieses Softwaremodul bietet folgende Laufzeitparameter:

Tab. 7 Laufzeitparameter des `rc_camera`-Moduls¶
Name	Typ	Min.	Max.	Default	Beschreibung
`exp_auto`	bool	false	true	true	Umschalten zwischen automatischer und manueller Belichtung (veraltet, nutzen Sie stattdessen exp_control)
`exp_auto_average_max`	float64	0.0	1.0	0.75	Maximaler Belichtungsmittelwert im Auto Belichtungs Modus
`exp_auto_average_min`	float64	0.0	1.0	0.25	Maximaler Belichtungsmittelwert im Auto Belichtungs Modus
`exp_auto_mode`	string	-	-	Normal	Modus für automatische Belichtung: [Normal, Out1High, AdaptiveOut1]
`exp_control`	string	-	-	Auto	Art der Belichtungsregelung: [Manual, Auto, HDR]
`exp_height`	int32	0	1079	0	Höhe der Region für automatische Belichtung, 0 für das ganze Bild
`exp_max`	float64	1e-06	0.023449	0.018	Maximale Belichtungszeit in Sekunden im Auto Belichtungs Modus
`exp_offset_x`	int32	0	1439	0	Erste Spalte der Region für automatische Belichtung
`exp_offset_y`	int32	0	1079	0	Erste Zeile der Region für automatische Belichtung
`exp_value`	float64	1e-06	0.023449	0.005	Maximale Belichtungszeit in Sekunden im Auto Belichtungs Modus
`exp_width`	int32	0	1439	0	Breite der Region für automatische Belichtung, 0 für das ganze Bild
`fps`	float64	1.0	25.0	25.0	Bildwiederholrate in Hertz
`gain_value`	float64	0.0	48.0	0.0	Verstärkung in Dezibel, wenn nicht im Auto Belichtungs Modus
`gamma`	float64	0.1	10.0	0.7	Gammafaktor
`wb_auto`	bool	false	true	true	Ein- und Ausschalten des manuellen Weißabgleichs (nur für Farbkameras)
`wb_ratio_blue`	float64	1.0	1.0	1.0	Blau-zu-Grün-Verhältnis, falls wb_auto auf false gesetzt ist (nur für Farbkameras)
`wb_ratio_red`	float64	1.0	1.0	1.0	Rot-zu-Grün-Verhältnis, falls wb_auto auf false gesetzt ist (nur für Farbkameras)

Beschreibung der Laufzeitparameter¶

Abb. 18 Seite Kamera in der Web GUI

`fps` (Bildwiederholrate)¶

Dieser Wert bezeichnet die Bildwiederholrate der Kamera in Bildern pro Sekunde und begrenzt zugleich die Frequenz, mit der Tiefenbilder berechnet werden können. Die Bildwiederholrate entspricht auch der Frequenz, mit welcher der rc_visard Bilder über GigE Vision bereitstellt. Wird diese Frequenz verringert, reduziert sich auch die zur Übertragung der Bilder benötigte Bandbreite des Netzwerks.

Über die REST-API kann dieser Parameter wie folgt gesetzt werden.
API Version 2

API Version 1 (veraltet)
PUT http://<host>/api/v2/pipelines/0/nodes/rc_camera/services/parameters?fps=<value>
PUT http://<host>/api/v1/nodes/rc_camera/parameters?fps=<value>
Die Kamera läuft immer mit 25 Hz, um die Funktion von internen Modulen, die eine konstante Bildwiederholrate benötigen (wie zum Beispiel die visuelle Odometrie), sicherzustellen. Die vom Benutzer definierte Bildwiederholrate wird, wie in Abbildung fig-fps gezeigt, durch das Weglassen von Bildern erreicht, die für das Stereo-Matching und das Übertragen per GigE Vision benutzt werden. Letzteres dient der Reduktion der Bandbreite.

`gamma` (Gamma)¶

Der Gammawert bestimmt, wie das gemessene Licht auf die Helligkeit eines Pixels abgebildet wird. Ein Gammawert von 1 entspricht einem linearen Zusammenhang. Kleinere Gammawerte lassen dunkle Bildbereiche heller erscheinen. Ein Wert um 0.5 entspricht der menschlichen Wahrnehmung.

Über die REST-API kann dieser Parameter wie folgt gesetzt werden.
API Version 2

API Version 1 (veraltet)
PUT http://<host>/api/v2/pipelines/0/nodes/rc_camera/services/parameters?gamma=<value>
PUT http://<host>/api/v1/nodes/rc_camera/parameters?gamma=<value>

`exp_control` (Belichtung Auto, HDR oder Manual)¶

Die Belichtungsregelung kann auf Auto, HDR oder Manual gesetzt werden. Dies ersetzt den veralteten exp_auto Parameter.

Auto: Dies ist der Standard Modus der die die Belichtungszeit und Verstärkung automatisch anpasst, um Unter- und Überbelichtung zu vermeiden. Wenn die Automatik abgeschaltet wird, werden exp_value und gain_value auf die letzten von der Automatik ermittelten Werte für Belichtungszeit und Verstärkung gesetzt.

HDR: Der HDR Modus berechnet Bilder mit hohem Dynamikbereich durch Kombination von Bildern mit unterschiedlichen Belichtungszeiten um über- und unterbelichtete Bereiche zu vermeiden. Dieser Modus verringert die Bildwiederholrate und ist nur für statische Szenen geeignet.

Manual: Im manuellen Belichtungsmodus werden die Belichtungszeit und die Verstärkung konstant gehalten unabhängig von der resultierenden Bildhelligkeit.

Über die REST-API kann dieser Parameter wie folgt gesetzt werden.
API Version 2

API Version 1 (veraltet)
PUT http://<host>/api/v2/pipelines/0/nodes/rc_camera/services/parameters?exp_control=<value>
PUT http://<host>/api/v1/nodes/rc_camera/parameters?exp_control=<value>

`exp_auto` (veraltet)¶

Dieser Parameter ist veraltet und wird in einem zukünftigen Release entfernt. Nutzen Sie stattdessen exp_control.

Dieser Wert lässt sich für den automatischen Belichtungsmodus auf true und für den manuellen Belichtungsmodus auf false setzen. Im manuellen Belichtungsmodus wird die gewählte Belichtungszeit konstant gehalten und die Verstärkung bleibt bei 0,0 dB, auch wenn die Bilder über- oder unterbelichtet sind. Im automatischen Belichtungsmodus werden die Belichtungszeit und der Verstärkungsfaktor automatisch angepasst, sodass das Bild korrekt belichtet wird. Wenn die Automatik abgeschaltet wird, werden exp_value und gain_value auf die letzten von der Automatik ermittelten Werte für Belichtungszeit und Verstärkung gesetzt.

Über die REST-API kann dieser Parameter wie folgt gesetzt werden.
API Version 2

API Version 1 (veraltet)
PUT http://<host>/api/v2/pipelines/0/nodes/rc_camera/services/parameters?exp_auto=<value>
PUT http://<host>/api/v1/nodes/rc_camera/parameters?exp_auto=<value>

`exp_auto_mode` (Modus Belichtungszeitautomatik)¶

Der Modus für automatische Belichtung kann auf Normal, Out1High oder AdaptiveOut1 gesetzt werden. Diese Modi sind nur relevant, wenn der rc_visard mit einer externen Lichtquelle oder einem Projektor betrieben wird, der an den GPIO-Ausgang 1 des rc_visard oder rc_viscore angeschlossen ist. Dieser Ausgang kann durch das IOControl-Modul (IOControl und Projektor-Kontrolle) gesteuert werden.

Normal: Alle Bilder werden für die Regelung der Belichtungszeit in Betracht gezogen, außer wenn der IOControl-Modus für den GPIO-Ausgang 1 ExposureAlternateActive ist: Dann werden nur Bilder berücksichtigt, bei denen GPIO-Ausgang 1 HIGH ist, da diese Bilder heller sein können, falls dieser GPIO-Ausgang benutzt wird um einen externen Projektor auszulösen.

Out1High: Die Belichtungszeit wird nur anhand der Bilder mit GPIO-Ausgang 1 HIGH angepasst. Bilder bei denen GPIO-Ausgang 1 LOW ist, werden für die Belichtungszeitregelung nicht berücksichtigt. Das bedeutet, die Belichtungszeit ändert sich nicht, solange nur Bilder mit GPIO-Ausgang 1 LOW aufgenommen werden. Dieser Modus wird für die Benutzung mit dem Single+Out1 Tiefenbild Aufnahmemodus (siehe Stereo Matching Parameters und externem Projektor empfohlen, wenn die Helligkeit der Szene nur zu den Zeitpunkten berücksichtigt werden soll, wenn GPIO-Ausgang 1 HIGH ist. Das ist zum Beispiel der Fall, wenn kurz vor einer Objekterkennung ein heller Teil des Roboters durch das Bild fährt, der die Belichtungseinstellungen jedoch nicht beeinflussen soll.

AdaptiveOut1: Dieser Modus nutzt alle Kamerabilder und speichert die Differenz der Belichtung zwischen Bildern mit GPIO Ausgang 1 HIGH und LOW. Während der IOControl-Modus für GPIO-Ausgang 1 LOW ist, werden die Bilder um diese Differenz unterbelichtet, um eine Überbelichtung zu verhindern, sobald der externe Projektor über GPIO-Ausgang 1 ausgelöst wird. Die Differenz der Belichtung wird als Out1 Reduktion unter den Livebildern angezeigt. Dieser Modus wird empfohlen, wenn im Stereo-Matching-Modul der Parameter acquisition_mode auf SingleFrameOut1 (Einzelbild+Out1) gesetzt ist (Parameter des Stereo-Matching-Moduls), und ein externer Projektor an den GPIO-Ausgang 1 angeschlossen ist, und wenn die Helligkeit der Szene zu jeder Zeit zur Belichtungszeitregelung berücksichtigt werden soll.Das ist zum Beispiel in Anwendungen mit veränderlichen äußeren Lichtbedingungen der Fall.

Über die REST-API kann dieser Parameter wie folgt gesetzt werden.
API Version 2

API Version 1 (veraltet)
PUT http://<host>/api/v2/pipelines/0/nodes/rc_camera/services/parameters?exp_auto_mode=<value>
PUT http://<host>/api/v1/nodes/rc_camera/parameters?exp_auto_mode=<value>

`exp_max` (Maximale Belichtungszeit)¶

Dieser Wert gibt die maximale Belichtungszeit im automatischen Modus in Sekunden an. Die tatsächliche Belichtungszeit wird automatisch angepasst, sodass das Bild korrekt belichtet wird. Sind die Bilder trotz maximaler Belichtungszeit noch immer unterbelichtet, erhöht der rc_visard schrittweise die Verstärkung, um die Helligkeit der Bilder zu erhöhen. Es ist sinnvoll, die Belichtungszeit zu begrenzen, um die bei schnellen Bewegungen auftretende Bildunschärfe zu vermeiden oder zu verringern. Jedoch führt eine höhere Verstärkung auch zu mehr Bildrauschen. Welcher Kompromiss der beste ist, hängt immer auch von der Anwendung ab.

Über die REST-API kann dieser Parameter wie folgt gesetzt werden.
API Version 2

API Version 1 (veraltet)
PUT http://<host>/api/v2/pipelines/0/nodes/rc_camera/services/parameters?exp_max=<value>
PUT http://<host>/api/v1/nodes/rc_camera/parameters?exp_max=<value>

`exp_auto_average_max` (Maximale Helligkeit) und `exp_auto_average_min` (Minimale Helligkeit)¶

Die automatische Belichtungszeitsteuerung versucht die Belichtungszeit und den Verstärkungsfaktor so einzustellen, dass die mittlere Bildhelligkeit im Bild oder im Bereich zur Regelung zwischen der maximalen und minimalen Helligkeit liegt. Die maximale Helligkeit wird benutzt, wenn keine Bildteile in der Sättigung sind, d.h. keine Überbelichtung durch helle Oberflächen oder Reflexionen vorhanden sind. Falls Sättigungen auftreten, werden die Belichtungszeit und der Verstärkungsfaktor verringert, aber nur bis zur eingestellten minimalen Helligkeit.

Der Parameter für die maximale Helligkeit hat Vorrang über den Parameter der minimalen Helligkeit. Falls die minimale Helligkeit größer als die maximale ist, versucht die automatische Belichtungszeitsteuerung die mittlere Bildhelligkeit auf die maximale Helligkeit zu setzen.

Die aktuelle Helligkeit wird in der Statuszeile unter den Bildern angezeigt.

Über die REST-API kann dieser Parameter wie folgt gesetzt werden.
API Version 2

API Version 1 (veraltet)
PUT http://<host>/api/v2/pipelines/0/nodes/rc_camera/services/parameters?<exp_auto_average_max|exp_auto_average_min>=<value>
PUT http://<host>/api/v1/nodes/rc_camera/parameters?<exp_auto_average_max|exp_auto_average_min>=<value>

`exp_offset_x`, `exp_offset_y`, `exp_width`, `exp_height` (Bereich zur Regelung)¶

Diese Werte definieren eine rechteckige Region im linken rektifizierten Bild, um den von der automatischen Belichtung überwachten Bereich zu limitieren. Die Belichtungszeit und der Verstärkungsfaktor werden so gewählt, dass die definierte Region optimal belichtet wird. Dies kann zu Über- oder Unterbelichtung in anderen Bildbereichen führen. Falls die Breite oder Höhe auf 0 gesetzt werden, dann wird das gesamte linke und rechte Bild von der automatischen Belichtungsfunktion berücksichtigt. Dies ist die Standardeinstellung.

Die Region wird in der Web GUI mit einem Rechteck im linken rektifizierten Bild visualisiert. Sie kann über Slider oder direkt im Bild mithilfe der Schaltfläche Bereich im Bild auswählen verändert werden.

Über die REST-API kann dieser Parameter wie folgt gesetzt werden.
API Version 2

API Version 1 (veraltet)
PUT http://<host>/api/v2/pipelines/0/nodes/rc_camera/services/parameters?<exp_offset_x|exp_offset_y|exp_width|exp_height>=<value>
PUT http://<host>/api/v1/nodes/rc_camera/parameters?<exp_offset_x|exp_offset_y|exp_width|exp_height>=<value>

`exp_value` (Belichtungszeit)¶

Dieser Wert gibt die Belichtungszeit im manuellen Modus in Sekunden an. Diese Belichtungszeit wird konstant gehalten, auch wenn die Bilder unterbelichtet sind.

Über die REST-API kann dieser Parameter wie folgt gesetzt werden.
API Version 2

API Version 1 (veraltet)
PUT http://<host>/api/v2/pipelines/0/nodes/rc_camera/services/parameters?exp_value=<value>
PUT http://<host>/api/v1/nodes/rc_camera/parameters?exp_value=<value>

`gain_value` (Verstärkungsfaktor)¶

Dieser Wert gibt den Verstärkungsfaktor im manuellen Modus in Dezibel an. Höhere Verstärkungswerte reduzieren die Belichtungszeit, führen aber zu Rauschen.

Über die REST-API kann dieser Parameter wie folgt gesetzt werden.
API Version 2

API Version 1 (veraltet)
PUT http://<host>/api/v2/pipelines/0/nodes/rc_camera/services/parameters?gain_value=<value>
PUT http://<host>/api/v1/nodes/rc_camera/parameters?gain_value=<value>

`wb_auto` (Weißabgleich Auto oder Manuell)¶

Dieser Wert kann auf true gesetzt werden, um den automatischen Weißabgleich anzuschalten. Bei false kann das Verhältnis der Farben manuell mit wb_ratio_red und wb_ratio_blue gesetzt werden. wb_ratio_red und wb_ratio_blue werden auf die letzten von der Automatik ermittelten Werte gesetzt, wenn diese abgeschaltet wird. Der Weißabgleich ist bei monochromen Kameras ohne Funktion und wird in diesem Fall in der Web GUI nicht angezeigt.

Über die REST-API kann dieser Parameter wie folgt gesetzt werden.
API Version 2

API Version 1 (veraltet)
PUT http://<host>/api/v2/pipelines/0/nodes/rc_camera/services/parameters?wb_auto=<value>
PUT http://<host>/api/v1/nodes/rc_camera/parameters?wb_auto=<value>

`wb_ratio_blue` und `wb_ratio_red` (Blau | Grün and Rot | Grün)¶

Mit diesen Werten kann das Verhältnis von Blau zu Grün bzw. Rot zu Grün für einen manuellen Weißabgleich gesetzt werden. Der Weißabgleich ist bei monochromen Kameras ohne Funktion und wird in diesem Fall in der Web GUI nicht angezeigt.

Über die REST-API kann dieser Parameter wie folgt gesetzt werden.
API Version 2

API Version 1 (veraltet)
PUT http://<host>/api/v2/pipelines/0/nodes/rc_camera/services/parameters?<wb_ratio_blue|wb_ratio_red>=<value>
PUT http://<host>/api/v1/nodes/rc_camera/parameters?<wb_ratio_blue|wb_ratio_red>=<value>

Die gleichen Parameter sind – mit leicht abweichenden Namen und teilweise mit anderen Einheiten oder Datentypen – auch über die GenICam-Schnittstelle verfügbar (siehe GigE Vision 2.0/GenICam-Schnittstelle).

Statuswerte¶

Dieses Modul meldet folgende Statuswerte:

Tab. 8 Statuswerte des `rc_camera`-Moduls¶
Name	Beschreibung
`baseline`	Basisabstand $t$ der Stereokamera in Metern
`brightness`	Aktuelle Helligkeit als Wert zwischen 0 und 1
`color`	0 für monochrome Kameras, 1 für Farbkameras
`exp`	Aktuelle Belichtungszeit in Sekunden. Dieser Wert wird unter der Bildvorschau in der Web GUI als Belichtung (ms) angezeigt.
`focal`	Brennweitenfaktor, normalisiert auf eine Bildbreite von 1
`fps`	Aktuelle Bildwiederholrate der Kamerabilder in Hertz. Dieser Wert wird unter der Bildvorschau in der Web GUI als FPS (Hz) angezeigt.
`gain`	Aktueller Verstärkungsfaktor in Dezibel. Dieser Wert wird unter der Bildvorschau in der Web GUI als Verstärkung (dB) angezeigt.
`gamma`	Aktueller Gammawert
`height`	Höhe des Kamerabilds in Pixeln. Dieser Wert wird unter der Bildvorschau in der Web GUI als zweiter Teil von Auflösung (px) angezeigt.
`out1_reduction`	Anteil der Helligkeits-Reduktion (0.0 - 1.0) für Bilder mit GPIO-Ausgang 1=LOW, wenn exp_auto_mode=AdaptiveOut1 oder exp_auto_mode=Out1High. Dieser Wert wird unter der Bildvorschau in der Web GUI als Out1 Reduktion (%) angezeigt.
`params_override_active`	1 wenn die Parameter temporär durch einen laufenden Kalibrierprozess überschrieben werden
`temp_left`	Temperatur des linken Kamerasensors in Grad Celsius
`temp_right`	Temperatur des rechten Kamerasensors in Grad Celsius
`test`	0 for Live-Bilder und 1 für Test-Bilder
`time`	Verarbeitungszeit für die Bilderfassung in Sekunden
`width`	Breite des Kamerabilds in Pixeln. Dieser Wert wird unter der Bildvorschau in der Web GUI als erster Teil von Auflösung (px) angezeigt.

Services¶

Das Kamera-Modul bietet folgende Services.

`reset_defaults`¶

stellt die Werkseinstellungen der Parameter dieses Moduls wieder her und wendet sie an („factory reset“).

Details
Dieser Service kann wie folgt aufgerufen werden.
API Version 2

API Version 1 (veraltet)
PUT http://<host>/api/v2/pipelines/0/nodes/rc_camera/services/reset_defaults
PUT http://<host>/api/v1/nodes/rc_camera/services/reset_defaults
Request

Response

Dieser Service hat keine Argumente.
Die Definition der Response mit jeweiligen Datentypen ist:
{
  "name": "reset_defaults",
  "response": {
    "return_code": {
      "message": "string",
      "value": "int16"
    }
  }
}

Kamera¶

Rektifizierung¶

Anzeigen und Herunterladen von Bildern¶

Parameter¶

Übersicht über die Parameter¶

Beschreibung der Laufzeitparameter¶

fps (Bildwiederholrate)¶

gamma (Gamma)¶

exp_control (Belichtung Auto, HDR oder Manual)¶

exp_auto (veraltet)¶

exp_auto_mode (Modus Belichtungszeitautomatik)¶

exp_max (Maximale Belichtungszeit)¶

exp_auto_average_max (Maximale Helligkeit) und exp_auto_average_min (Minimale Helligkeit)¶

exp_offset_x, exp_offset_y, exp_width, exp_height (Bereich zur Regelung)¶

exp_value (Belichtungszeit)¶

gain_value (Verstärkungsfaktor)¶

wb_auto (Weißabgleich Auto oder Manuell)¶

wb_ratio_blue und wb_ratio_red (Blau | Grün and Rot | Grün)¶