WO2000008507A2 - Method and device for automatic focusing and illumination in image-recording systems - Google Patents

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WO2000008507A2
WO2000008507A2 PCT/DE1999/002386 DE9902386W WO0008507A2 WO 2000008507 A2 WO2000008507 A2 WO 2000008507A2 DE 9902386 W DE9902386 W DE 9902386W WO 0008507 A2 WO0008507 A2 WO 0008507A2
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image recording
recording device
data
image
exposure
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WO2000008507B1 (en
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Stephan Stach
Lutz MÜLLER
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Tuhh-Technologie Gmbh
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60Control of cameras or camera modules
    • H04N23/67Focus control based on electronic image sensor signals
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/70Circuitry for compensating brightness variation in the scene
    • H04N23/71Circuitry for evaluating the brightness variation

Definitions

  • the present invention relates to a device and a method for automatic focusing and exposure of image recording systems according to the preambles of claims 1 and 11 and the use of the device and / or the method according to claim 14.
  • the known image recording systems consist of an image recording device, for example a "CCD camera” (charge coupled device) or a video camera with light-sensitive photo sensors, which record the corresponding object and forward analog or digital image signals to a data processing system.
  • CCD camera charge coupled device
  • video camera with light-sensitive photo sensors
  • This data processing system can have different structures.
  • CCD cameras for example, it is known to either store the corresponding digital data supplied by the light-sensitive photo sensors on a magnetic tape or a so-called "mini disk", or to process them directly using a computer.
  • these are usually compressed before they are stored on a suitable data carrier in order to reduce the amount of data.
  • the compressed data is then either decompressed to be displayed on a suitable display device or stored to be portable.
  • these conventional image recording systems there are different possibilities both to adjust the focusing of the camera lens according to the distance between the camera and the object or to set the exposure time according to the existing lighting of the object to be recorded.
  • grayscale levels So-called “auto-focus” cameras are known, for example, which adjust the sharpness of the recorded image by means of grayscale levels.
  • the image is broken down row by row and column by column into so-called “pixels", each pixel corresponding to a specific gray value.
  • the discrete delimitation of different gray value levels (“threshold”) allows the different areas of the recorded object to be separated within the image in order to achieve a certain sharpness.
  • This information is also suitable for automatic focusing of the lens by analyzing the corresponding gray value levels and adjusting the focus in such a way that the best selectivity and thus also the optimal focus can be set with a maximum gradient between the gray value levels.
  • the present invention is therefore based on the object of improving the known systems for automatically adjusting the focus or exposure such that the data processing system is not only cheaper and less expensive to produce, but also has fewer components and faster results achieved.
  • the focus and exposure time setting should be user-independent and the susceptibility to interference of the known image recording systems should be reduced.
  • the present invention relates to an apparatus and a method for automatic focusing and exposure of image recording systems, with an image recording device which is movable relative to the object to be recorded and which by means of a focusing direction and an exposure and / or an illumination device have images of objects different sharpness and brightness.
  • the image recording device supplies data to a data processing system and uses the data processing system Data for automatically adjusting the focus or the exposure for recording the object by the image recording device.
  • a manipulated variable is used to change the focus or the exposure for recording the object, this manipulated variable being determined by the amount of data that the data processing system processes.
  • the invention is based on the principle that the storage space required for the image data to be stored is greater, the sharper the image of the object is imaged on the photo sensors, and the storage space requirement is greater, the more the illuminance or the exposure. time approaches the optimum of the overall system (object, lenses, recording, transmission and conversion components).
  • the dependence of the storage space requirement of the image data to be stored on the sharpness set is determined.
  • the image information created during the recording is first converted into digital information in order to then be compressed by an algorithm.
  • This algorithm is designed in such a way that no image information is lost during the compression and the compression rate is variable, so that the storage space requirement of the image data to be stored changes when the parameter distance between the object and the camera or the focal length setting of the lens of the camera used, and when changing the illuminance of the object or the exposure time of the photo sensors also changes.
  • the storage space requirement is therefore related to the maximum compression rate that can be achieved, which in turn depends on the sharpness or brightness of the image.
  • the dependence of the storage space requirement on the illuminance (or the exposure duration) of the object is obtained.
  • Both dependencies that is, the dependency of the storage space requirement on the focal length setting or the distance between the object and the photo sensors and, on the other hand, when the illuminance or exposure time changes, are independent of one another and can therefore be viewed individually. That the storage space requirement of the compressed image information data is variable at the maximum possible compression rate is due to the fact that e.g. B. larger homogeneous areas of the same intensity value (that is, without details) can be summarized without the image losing its information content.
  • the manipulated variable for setting the focusing or the exposure of the distance or the lighting is the amount of compressed data, the size of the stored data File, the inverse compression rate, or a combination of these sizes.
  • This manipulated variable is passed on to a controller, which then adjusts according to the distance between the image recording device and the object or the focal length of the lens of the image recording device, or accordingly also adjusts the exposure time of the image recording device or the illuminance of the lighting device that illuminates the object.
  • the maximum manipulated variable for example the minimum compression rate, is thus a measure of the optimal setting of the image recording system.
  • This principle that is to say the corresponding device or the corresponding method, can also be used in already existing image processing systems which are equipped with the system according to the invention in such a way that the generated image data in the sense of the principle according to the invention for automatic adjustment of the focusing and / or the exposure can be used to record the object by the image recording device.
  • Fig. 1 shows the basic structure of the invention
  • Fig. 1 shows the basic structure of the invention
  • An image recording device 2 is arranged above an object 1, the image recording device 2 being located within an adjustment device 17, which adjusts the distance d between the object 1 and the image recording device 2 by means of vertical movement, that is to say adjustment of the image recording device 2.
  • the image recording device 2 has a specific recording cone 15 in order to record objects 1 of different sizes.
  • the image recording device 2 supplies image signals 9 to an image signal converter 4, which either converts analog signals into digital signals or forwards the digital image signals 9 directly.
  • the image signal converter 4 is suitable for converting corresponding image signals 9 into digital signals 10, which can be compressed by a compression system 5.
  • the compression system 5 compresses the digital signals 10 arriving from the image signal converter 4 and then forwards data 16 to a memory 6.
  • These manipulated variables 11 can be both the compression rate of the compression system and a size of the storage space requirement of the memory 6, that is to say for example the file size of the image file stored in the memory 6 (in KB).
  • the controller 7 either delivers the manipulated variable 11 directly to a display 8 or converts the manipulated variable 11 into a lighting exposure setting signal 12 or an exposure
  • Focus adjustment signal 13 ⁇ m which are used for automatic focusing or exposure time or illumination.
  • the illumination setting signal 12 is forwarded to an illumination device 3, which illuminates the object 1 by means of a light cone 14.
  • the exposure / sharpness setting signal 13 is forwarded to the adjusting device 17 or the image recording device 2 in order to either set the distance d between the image recording device 2 and the object 1 there or to control the corresponding exposure time or to adjust the focal length of the image recording device 2 accordingly adjust.
  • Adjustment device 17 with image recording device 2 image signal converter
  • compression system 5 memory 6 and controller 7 and the corresponding data lines are combined in the data processing system 18.
  • Fig. 2 shows the dependence of the distance between the
  • the file size is given on the Y axis in kB.
  • the values on the X axis correspond to the graduation marks on the focus wheel of the image recording device 2 and are shown here without a unit.
  • the distance d of the exposure / lens system of the camera used in the adjusting device 17 to the object 1 is changed with the focus wheel.
  • the focal length of the lens system (objective) can also be changed with a constant object distance d. Both types the focus setting is comparable and corresponds to the X axis in FIG. 2.
  • the storage space requirement of the compressed image information is plotted on the Y axis.
  • Fig. 2 11 pictures with different focus settings are made and stored compressed. Depending on the desired degree of optimization, however, more or fewer, for example 20 or 5, recordings are also possible.
  • the file sizes in kB of the compressed image information are then plotted on the Y axis.
  • FIG. 3 shows a similar dependency of the storage space requirement as in FIG. 2 with constant sharpness adjustment between the variable exposure time of the photo sensor used or the chosen illuminance of the illuminating device 3.
  • this system can be used simultaneously for the exposure duration or the illuminance optimally set the object independently of the user and system (regardless of the optical and electronic components used).
  • the degree of brightness of the recorded image is plotted on the X axis, while the Y axis, similar to FIG. 2, indicates the file size of the compressed and stored image data. It can also be seen here that the
  • Fig. 4 shows the relationships between the illuminance / exposure time, the distance d, that is, the distance between the object 1 and the image recording device 2 or the focal length setting of the lens used in the image recording device 2 and the resulting file size of the stored image, which a Represents a measure of the storage space requirement (also here in kB).
  • the setting of the illuminance is independent of the setting of the sharpness or the setting of the exposure time from the setting of the distance b or vice versa, the storage space requirement can be associated with both parameters, it is possible to show these relationships in a three-dimensional diagram as illustrated in FIG. 4.
  • FIG. 4 it can be seen that there is a certain focus setting and an illuminance (exposure time) setting in which the storage space requirement and thus the information content of the recording is maximum or the compression rate is minimal.
  • the correct setting of the illuminance (or exposure time) and the sharpness can be found if the image information continuously runs through the compression algorithm during the actual image acquisition and the size of the compressed image file or the level of the compression rate or a corresponding auxiliary size is continuously displayed on the monitor or is used to set the corresponding components.
  • the method according to the invention first runs through the entire focus area and thus quickly finds the point of the maximum file size, based on the focus setting. Then move in the diagram of Fig. 4 on the focus curve at a constant illuminance and stop at the maximum. Then the algorithm or the method according to the invention traverses the entire illuminance range by changing the exposure time or the illuminance of the illuminating device 3 or the aperture of the lens and thus quickly finds the maximum in relation to the corresponding file size. The process looks for the illuminance curve with a constant focus setting or vice versa. The maximum (peak) of the "storage space requirement mountain" can thus be determined from any position.
  • a corresponding compression algorithm is contained in a programmable electronic circuit.
  • the digital image information of the photo sensors is compressed by the compression algorithm and the compressed image information (or the identical image information) plus further information regarding the compression rate of the file size or a corresponding auxiliary size is then used to automatically optimize the sharpness as well as the illuminance or the exposure time adjust.
  • the method and the device according to the invention can be used in an image processing system by equipping it with the above-mentioned programmable electronic circuit and permanently compressing the image information with the algorithm and making the corresponding manipulated variable 11 (compression rate, storage space requirement or auxiliary variable) available becomes.
  • the required sharpness as well as the illuminance or exposure time can be adjusted quickly, easily and inexpensively, automatically or manually, even in conventional image processing systems.
  • the device according to the invention and / or the method according to the invention is particularly suitable for metrological applications and for surface and structure recognition. In this way, for example, material examinations and material tests can be carried out.
  • the device and the method for structural analysis in the field of biology and chemistry, such as in electron microscopy.
  • a suitable image evaluation can also be used to estimate the quantity of the recorded objects. For example, the number of people, cells, animals or other objects can be recorded.
  • a special measurement application is the target distance detection and control.
  • distances can be determined quickly and reliably, so that distance control, such as distance control, is also possible without problems.

Abstract

The invention relates to a device or a method for automatic focusing and illumination in image-recording camera systems, wherein an image-recording apparatus (2) for photographing objects (1) is used. The image-recording apparatus (2) can be moved in relation to the object (1) and images having different sharpness and brightness can be made by means of a focusing device and an illumination and/or lighting device (3). The data of the image-recording apparatus (2) are transmitted to a data processing system (18) which automatically regulates focusing and/or illumination for photographing the object (1). The amount of data (which is optionally compressed) processed by the data processing system (18) serves as correcting variable (11) for changing the automatic focusing and/or illumination or lighting of the object (1) to photograph said object (1).

Description

Bezeichnung: Vorrichtung und Verfahren zur automatischen Fokussierung und Belichtung von BildaufnahmesytemenDescription: Device and method for the automatic focusing and exposure of image recording systems
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur automatischen Fokussierung und Belichtung von Bildaufnahmesystemen nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 11 sowie die Verwendung der Vorrichtung und/oder des Verfahrens gemäß Anspruch 14.The present invention relates to a device and a method for automatic focusing and exposure of image recording systems according to the preambles of claims 1 and 11 and the use of the device and / or the method according to claim 14.
Zur Aufnahme von Objekten existieren elektronische Bildaufnahmesysteme, die statische oder dynamische Objekte aufnehmen und die entsprechenden Bilddaten an ein Anzeigegerät oder ein Datenverarbeitungssystem weiterleiten, welches die Daten verarbeitet bzw. abspeichert. Die bekannten Bildaufnahmesysteme bestehen dabei aus einem Bildaufnahmegerät, beispielsweise einer "CCD-Kamera" (charge coupled device) bzw. aus einer Videokamera mit lichtempfindlichen Fotosensoren, die das entsprechende Objekt aufnehmen und entsprechend analoge oder digitale Bildsignale an ein Datenverarbeitungssystem weiterlei- ten.To record objects, there are electronic image recording systems that record static or dynamic objects and forward the corresponding image data to a display device or a data processing system that processes or stores the data. The known image recording systems consist of an image recording device, for example a "CCD camera" (charge coupled device) or a video camera with light-sensitive photo sensors, which record the corresponding object and forward analog or digital image signals to a data processing system.
Dieses Datenverarbeitungssystem kann unterschiedlich aufgebaut sein. Dabei ist es beispielsweise bei CCD-Kameras bekannt, die entsprechenden Digitaldaten, die von den licht- empfindlichen Fotosensoren geliefert werden, entweder auf einem Magnetband oder einer sogenannten "Mini-Disk" abzuspeichern, oder direkt durch einen Computer zu verarbeiten. Um die Menge der von den lichtempfindlichen Fotosensoren gelieferten Daten besser verwalten zu können, werden diese meist vor ihrer Speicherung auf einem geeigneten Datenträger komprimiert, um die Datenmenge zu reduzieren. Die komprimierten Daten werden dann anschließend entweder dekomprimiert, um auf einem geeigneten Anzeigegerät dargestellt zu werden, oder abgespeichert, um transportabel zu sein. Bei diesen herkömmlichen Bildaufnahmesystemen bestehen unterschiedliche Möglichkeiten, um sowohl die Fokussierung des Kamera-Objektivs entsprechend dem Abstand der Kamera zum Objekt oder um die Belichtungszeit entsprechend der vorhandenen Be- leuchtung des aufzunehmenden Objekts einzustellen. Bekannt sind beispielsweise sogenannte "Auto-Fokus"-Kameras, die die Schärfe des aufgenommenen Bildes mittels Grauwertstufen einstellen. Dabei wird das Bild zeilenweise sowie spaltenweise in sogenannte "Pixel" aufgelöst, wobei jedes Pixel einem be- stimmten Grauwert entspricht. Durch die diskrete Abgrenzung unterschiedlicher Grauwertstufen ("treshold") lassen sich die unterschiedlichen Bereiche des aufgenommenen Objekts innerhalb des Bildes trennen, um so eine gewisse Schärfe zu erreichen. Diese Information eignet sich ebenfalls zur automa- tischen Fokussierung des Objektivs, indem die entsprechenden Grauwertstufen analysiert und der Fokus derart eingestellt wird, daß bei einem maximalen Gradienten zwischen den Grauwertstufen die beste Trennschärfe und damit auch der optimale Fokus eingestellt werden kann.This data processing system can have different structures. In the case of CCD cameras, for example, it is known to either store the corresponding digital data supplied by the light-sensitive photo sensors on a magnetic tape or a so-called "mini disk", or to process them directly using a computer. In order to be able to better manage the amount of data supplied by the photosensitive photo sensors, these are usually compressed before they are stored on a suitable data carrier in order to reduce the amount of data. The compressed data is then either decompressed to be displayed on a suitable display device or stored to be portable. In these conventional image recording systems, there are different possibilities both to adjust the focusing of the camera lens according to the distance between the camera and the object or to set the exposure time according to the existing lighting of the object to be recorded. So-called "auto-focus" cameras are known, for example, which adjust the sharpness of the recorded image by means of grayscale levels. The image is broken down row by row and column by column into so-called "pixels", each pixel corresponding to a specific gray value. The discrete delimitation of different gray value levels ("threshold") allows the different areas of the recorded object to be separated within the image in order to achieve a certain sharpness. This information is also suitable for automatic focusing of the lens by analyzing the corresponding gray value levels and adjusting the focus in such a way that the best selectivity and thus also the optimal focus can be set with a maximum gradient between the gray value levels.
Darüber hinaus messen herkömmliche Systeme die optimale Belichtungszeit zur Aufnahme des Objekts, die jeweils von der vorhandenen Beleuchtung abhängt, mittels der o.g. Grauwertstufen, so daß auch hier bei einem bestimmten Gradient zwi- sehen den einzelnen Grauwertbereichen bzw. "Pixeln" des Bildes eine optimale Belichtungszeit eingestellt wird.In addition, conventional systems measure the optimal exposure time for recording the object, which depends on the existing lighting, using the above-mentioned. Grayscale levels, so that an optimal exposure time is set here with a certain gradient between the individual gray value areas or "pixels" of the image.
Diese bekannten Systeme weisen den Nachteil auf, daß das Abspeichern der unterschiedlichen Grauwerte, das heißt die Bildinformation eines jeden "Pixels" sowie die Berechnung der einzelnen Grauwertstufen des Gradienten sowie der entsprechenden Trennlinie zwischen den einzelnen Grauwertbereichen nicht nur einen großen Speicherplatz innerhalb des Datenverarbeitungssystems beansprucht, sondern auch die Berech- nung der optimalen Einstellungen zur automatischen Fokussierung und Belichtungszeitemstellung viel Zeit m Anspruch nimmt und schnelle Prozessoren bzw. große und teuere "Cash"- Speicher erfordert.These known systems have the disadvantage that the storage of the different gray values, that is to say the image information of each “pixel” and the calculation of the individual gray value levels of the gradient and the corresponding dividing line between the individual gray value areas not only takes up a large storage space within the data processing system, but also the computation The optimum settings for automatic focusing and exposure time setting take a lot of time and require fast processors or large and expensive "cash" memories.
Darüber hinaus sind die bekannten Systeme aufwendig und teuer und nur mit einem erhöhten "Hardware"-Aufwand realisierbar.In addition, the known systems are complex and expensive and can only be implemented with increased "hardware" expenditure.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bekannten Systeme zur automatischen Einstellung des Fokus bzw. der Belichtung dahingehend zu verbessern, daß das Daten- verarbeitungssystem nicht nur billiger und mit weniger Aufwand herstellbar ist, sondern darüber hinaus auch weniger Komponenten aufweist und schnellere Ergebnisse erzielt. Dar- über hinaus soll die Fokus- und Belichtungszeitemstellung benutzerunabhangig sein und die Störanfälligkeit der bekannten Bildaufnahmesysteme verringert werden.The present invention is therefore based on the object of improving the known systems for automatically adjusting the focus or exposure such that the data processing system is not only cheaper and less expensive to produce, but also has fewer components and faster results achieved. In addition, the focus and exposure time setting should be user-independent and the susceptibility to interference of the known image recording systems should be reduced.
Die Aufgabe wird erfmdungsgemaß durch den kennzeichnenden Teil der unabhängigen Ansprüche 1 und 11 gelost. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind m den Unteran- spruchen beschrieben. Eine Verwendung der erfmdungsgemaßen Vorrichtung bzw. des erfmdungsgemaßen Verfahrens ist m Anspruch 14 beschrieben.The object is achieved according to the invention by the characterizing part of independent claims 1 and 11. Further advantageous refinements of the invention are described in the subclaims. Use of the device according to the invention and the method according to the invention is described in claim 14.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zur automatischen Fokussierung und Belichtung von Bildaufnahmesystemen, mit einem Bildaufnahmegerat, welches relativ zu dem aufzunehmenden Ob ekt bewegbar ist und welches mittels einer Fokussiere richtung und einer Belichtungs- und/oder einer Beleuchtungseinrichtung Bilder von Objekten mit unterschiedlicher Scharfe und Helligkeit aufnimmt. Dabei liefert das Bildaufnahmegerat Daten an ein Datenverarbeitungssystem und verwendet das Datenverarbeitungssystem diese Daten dazu, die Fokussierung bzw. die Belichtung zur Aufnahme des Objekts durch das Bildaufnahmegerät automatisch einzustellen.The present invention relates to an apparatus and a method for automatic focusing and exposure of image recording systems, with an image recording device which is movable relative to the object to be recorded and which by means of a focusing direction and an exposure and / or an illumination device have images of objects different sharpness and brightness. The image recording device supplies data to a data processing system and uses the data processing system Data for automatically adjusting the focus or the exposure for recording the object by the image recording device.
Dazu dient eine Stellgröße zur Änderung der Fokussierung bzw. der Belichtung zur Aufnahme des Objekts, wobei diese Stellgröße durch die Menge der Daten bestimmt wird, die das Datenverarbeitungssystem verarbeitet.For this purpose, a manipulated variable is used to change the focus or the exposure for recording the object, this manipulated variable being determined by the amount of data that the data processing system processes.
Der Erfindung liegt dabei das Prinzip zugrunde, daß der Speicherplatzbedarf der abzuspeichernden Bilddaten um so größer ist, je schärfer das Bild des Objekts auf die Fotosensoren abgebildet wird, bzw. der Speicherplatzbedarf um so größer ist, je mehr sich die Beleuchtungsstärke bzw. die Belich- tungszeit dem Optimum des Gesamtsystems (Objekt, Linsen, Aufnahme-, Übertragungs- und Umwandlungskomponenten) nähert.The invention is based on the principle that the storage space required for the image data to be stored is greater, the sharper the image of the object is imaged on the photo sensors, and the storage space requirement is greater, the more the illuminance or the exposure. time approaches the optimum of the overall system (object, lenses, recording, transmission and conversion components).
Mit dem Durchlaufen des gesamten zur Verfügung stehenden Entfernungseinstellbereichs zwischen dem Objekt und der Kamera, das heißt den lichtempfindlichen Fotosensoren bzw. des Brennweitenbereichs des Objektivs bei konstanter Beleuchtungsstärke bestimmt man die Abhängigkeit des Speicherplatzbedarfs der abzuspeichernden Bilddaten von der eingestellten Schärfe. Die bei der Aufnahme entstehenden Bildinformationen werden zunächst in digitale Informationen umgewandelt, um dann von einem Algorithmus komprimiert zu werden. Dieser Algorithmus ist derart ausgelegt, daß sowohl keine Bildinformationen bei der Komprimierung verlorengehen und als auch die Komprimierungsrate variabel ist, so daß sich der Speicherplatzbedarf der abzuspeichernden Bilddaten bei Veränderung der Parameterentfernung zwischen dem Objekt und der Kamera bzw. der Brennweiteneinstellung des verwendeten Objektivs der Kamera sowie bei Veränderung der Beleuchtungsstärke des Objekts bzw. der Belichtungsdauer der Fotosensoren ebenfalls ändert. Der Speicherplatzbedarf hängt daher mit der maximal erreichbaren Komprimierungsrate zusammen, die wiederum von der Schärfe bzw. der Helligkeit des Bildes abhängt.By running through the entire available distance setting range between the object and the camera, i.e. the light-sensitive photo sensors or the focal length range of the lens at constant illuminance, the dependence of the storage space requirement of the image data to be stored on the sharpness set is determined. The image information created during the recording is first converted into digital information in order to then be compressed by an algorithm. This algorithm is designed in such a way that no image information is lost during the compression and the compression rate is variable, so that the storage space requirement of the image data to be stored changes when the parameter distance between the object and the camera or the focal length setting of the lens of the camera used, and when changing the illuminance of the object or the exposure time of the photo sensors also changes. The storage space requirement is therefore related to the maximum compression rate that can be achieved, which in turn depends on the sharpness or brightness of the image.
Beispielsweise erhält man beim Durchlaufen des zur Verfügung stehenden Beleuchtungsstärkebereichs (bzw. des Belichtungszeitbereichs) bei konstanter Schärfeeinstellung des Fokus die Abhängigkeit des Speicherplatzbedarfs von der Beleuchtungs- stärke (bzw. der Belichtungsdauer) des Objekts. Beide Abhängigkeiten, das heißt zum einen die Abhängigkeit des Speicher- platzbedarfs von der Brennweiteneinstellung bzw. der Entfernung zwischen dem Objekt und den Fotosensoren und zum anderen bei Veränderung der Beleuchtungsstärke bzw. der Belichtungs- dauer sind voneinander unabhängig und können daher einzeln betrachtet werden. Daß der Speicherplatzbedarf der komprimierten Bildinformationsdaten bei maximal möglicher Komprimierungsrate variabel ist, begründet sich darin, daß z. B. größere homogene Flächen gleichen Intensitätswerts (das heißt ohne Details) zusammengefaßt werden können, ohne daß das Bild an Informationsgehalt verliert. Größere homogene Flächen erhält man also bei schlecht eingestellter Schärfe, wobei man viele Details und somit eine geringe mögliche Komprimierungs- rate (= hoher Speicherplatzbedarf) bei gut eingestellter Schärfe erhält. Das bedeutet, daß es eine gewisse Schärfeeinstellung gibt, bei der die Dateigröße nach der Komprimierung maximal ist, das heißt der Informationsgehalt im Bild ebenfalls maximal ist. Wird dagegen das Bild unscharf, verschwinden Bilddetails, der Informationsgehalt sinkt und mit ihm auch der Speicherplatzbedarf.For example, when walking through the available illuminance range (or the exposure time range) with constant focus setting, the dependence of the storage space requirement on the illuminance (or the exposure duration) of the object is obtained. Both dependencies, that is, the dependency of the storage space requirement on the focal length setting or the distance between the object and the photo sensors and, on the other hand, when the illuminance or exposure time changes, are independent of one another and can therefore be viewed individually. That the storage space requirement of the compressed image information data is variable at the maximum possible compression rate is due to the fact that e.g. B. larger homogeneous areas of the same intensity value (that is, without details) can be summarized without the image losing its information content. Larger homogeneous areas are thus obtained with poorly adjusted sharpness, with many details and thus a low possible compression rate (= high storage space requirement) with well-adjusted sharpness. This means that there is a certain sharpness setting in which the file size after compression is maximum, i.e. the information content in the image is also maximum. If, on the other hand, the picture becomes blurred, picture details disappear, the information content decreases and with it the storage space requirement.
Als Stellgröße zur Einstellung der Fokussierung bzw. der Belichtung des Abstandes oder der Beleuchtung dient also die Menge an komprimierten Daten, die Größe der abgespeicherten Datei, die inverse Komprimierrate oder eine Kombination aus diesen Größen. Diese Stellgröße wird an einen Regler weitergegeben, der dann entsprechend dem Abstand zwischen dem Bildaufnahmegerät und dem Objekt oder die Brennweite des Objek- tivs des Bildaufnahmegeräts einstellt oder dementsprechend auch die Belichtungsdauer des Bildaufnahmegeräts oder die Beleuchtungsstärke der Beleuchtungsvorrichtung, die das Objekt beleuchtet, entsprechend einstellt.The manipulated variable for setting the focusing or the exposure of the distance or the lighting is the amount of compressed data, the size of the stored data File, the inverse compression rate, or a combination of these sizes. This manipulated variable is passed on to a controller, which then adjusts according to the distance between the image recording device and the object or the focal length of the lens of the image recording device, or accordingly also adjusts the exposure time of the image recording device or the illuminance of the lighting device that illuminates the object.
Ebenfalls ist es möglich, die Stellgröße an einer Anzeige anzuzeigen, so daß dann die Qualität des aufgenommenen Bildes festgestellt werden kann. Die maximale Stellgröße, das heißt beispielsweise die minimale Komprimierrate, ist somit ein Maß für die optimale Einstellung des Bildaufnahmesystems.It is also possible to display the manipulated variable on a display so that the quality of the picture taken can then be determined. The maximum manipulated variable, for example the minimum compression rate, is thus a measure of the optimal setting of the image recording system.
Dieses Prinzip, das heißt die entsprechende Vorrichtung bzw. das entsprechende Verfahren läßt sich auch bei bereits bestehenden bildverarbeitenden Systemen verwenden, die derart mit dem erfindungsgemäßen System ausgestattet werden, daß die ge- nerierten Bilddaten im Sinne des erfindungsgemäßen Prinzips zur automatischen Einstellung der Fokussierung und/oder der Belichtung zur Aufnahme des Objekts durch das Bildaufnahmegerät verwendet werden.This principle, that is to say the corresponding device or the corresponding method, can also be used in already existing image processing systems which are equipped with the system according to the invention in such a way that the generated image data in the sense of the principle according to the invention for automatic adjustment of the focusing and / or the exposure can be used to record the object by the image recording device.
Eine bevorzugte Ausführungsform wird anhand der Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen:A preferred embodiment is explained with reference to the drawings. Show:
Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau des erfindungsgemäßenFig. 1 shows the basic structure of the invention
Systems; Fig. 2 die Abhängigkeit des Speicherplatzbedarfs von der Entfernung zwischen Objekt und Kamera; Fig. 3 die Abhängigkeit des Speicherplatzbedarfs von der Belichtungszeit bzw. der Beleuchtungsstärke und Fig. 4 die Abhängigkeit des Speicherplatzbedarfs von der Beleuchtungsstärke/Belichtungszeit und des Abstands/Brennweite .Systems; 2 shows the dependence of the storage space requirement on the distance between the object and the camera; 3 shows the dependence of the storage space requirement on the exposure time or the illuminance and Fig. 4 shows the dependence of the storage space requirement on the illuminance / exposure time and the distance / focal length.
Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßenFig. 1 shows the basic structure of the invention
Vorrichtung. Dabei ist ein Bildaufnahmegerät 2 oberhalb eines Objekts 1 angeordnet, wobei sich das Bildaufnahmegerät 2 innerhalb eines Verstellgeräts 17 befindet, welches den Abstand d zwischen dem Objekt 1 und dem Bildaufnahmegerät 2 mittels vertikaler Bewegung, das heißt Verstellung des Bildaufnahmegeräts 2, einstellt. Das Bildaufnahmegerät 2 hat dabei einen bestimmten Aufnahmekegel 15, um Objekte 1 unterschiedlicher Größe aufzunehmen.Contraption. An image recording device 2 is arranged above an object 1, the image recording device 2 being located within an adjustment device 17, which adjusts the distance d between the object 1 and the image recording device 2 by means of vertical movement, that is to say adjustment of the image recording device 2. The image recording device 2 has a specific recording cone 15 in order to record objects 1 of different sizes.
Das Bildaufnahmegerät 2 liefert Bildsignale 9 an einen Bildsignalwandler 4, der entweder Analogsignale in Digitalsignale umwandelt oder die digitalen Bildsignale 9 direkt weiterleitet. Darüber hinaus eignet sich der Bildsignalwandler 4, um entsprechende Bildsignale 9 in Digitalsignale 10 umzuwandeln, die durch ein Komprimiersystem 5 komprimierbar sind. Das Komprimiersystem 5 komprimiert die vom Bildsignalwandler 4 ankommenden Digitalsignale 10 und leitet dann Daten 16 an einen Speicher 6 weiter.The image recording device 2 supplies image signals 9 to an image signal converter 4, which either converts analog signals into digital signals or forwards the digital image signals 9 directly. In addition, the image signal converter 4 is suitable for converting corresponding image signals 9 into digital signals 10, which can be compressed by a compression system 5. The compression system 5 compresses the digital signals 10 arriving from the image signal converter 4 and then forwards data 16 to a memory 6.
Zur automatischen Einstellung der Fokussierung bzw. der Belichtungszeit dient ein Regler 7, der Stellgrößen 11 entsprechend umwandelt. Diese Stellgrößen 11 können sowohl die Komprimierrate des Komprimiersystems als auch eine Größe des Speicherplatzbedarfs des Speichers 6 sein, also beispiels- weise die Dateigröße der im Speicher 6 abgespeicherten Bilddatei (in KB) .A controller 7, which converts manipulated variables 11 accordingly, serves for the automatic adjustment of the focusing or the exposure time. These manipulated variables 11 can be both the compression rate of the compression system and a size of the storage space requirement of the memory 6, that is to say for example the file size of the image file stored in the memory 6 (in KB).
Der Regler 7 liefert die Stellgröße 11 entweder direkt an eine Anzeige 8 oder wandelt die Stellgröße 11 in ein Beleuch- tungseinstellsignal 12 oder ein Belichtungs-The controller 7 either delivers the manipulated variable 11 directly to a display 8 or converts the manipulated variable 11 into a lighting exposure setting signal 12 or an exposure
/Schärfeeinstellsignal 13 um, die zur automatischen Fokussierung bzw. Belichtungszeit bzw. Beleuchtung verwendet werden./ Focus adjustment signal 13 µm, which are used for automatic focusing or exposure time or illumination.
Das Beleuchtungseinstellsignal 12 wird an eine Beleuchtungsvorrichtung 3 weitergeleitet, die das Objekt 1 mittels eines Lichtkegels 14 beleuchtet. Das Belichtungs-/Schärfeeinstellsignal 13 wird an das Verstellgerät 17 bzw. das Bildaufnahmegerät 2 weitergeleitet, um dort entweder den Abstand d zwi- sehen dem Bildaufnahmegerät 2 und dem Objekt 1 einzustellen oder um die entsprechende Belichtungszeit zu steuern oder um die Brennweite des Bildaufnahmegeräts 2 entsprechend einzustellen.The illumination setting signal 12 is forwarded to an illumination device 3, which illuminates the object 1 by means of a light cone 14. The exposure / sharpness setting signal 13 is forwarded to the adjusting device 17 or the image recording device 2 in order to either set the distance d between the image recording device 2 and the object 1 there or to control the corresponding exposure time or to adjust the focal length of the image recording device 2 accordingly adjust.
Verstellgerät 17 mit Bildaufnahmegerät 2, BildsignalwandlerAdjustment device 17 with image recording device 2, image signal converter
4, Komprimiersystem 5, Speicher 6 und Regler 7 sowie die entsprechenden Datenleitungen sind dabei in dem Datenverarbeitungssystem 18 zusammengefaßt.4, compression system 5, memory 6 and controller 7 and the corresponding data lines are combined in the data processing system 18.
Fig. 2 zeigt die Abhängigkeit der Entfernung zwischen demFig. 2 shows the dependence of the distance between the
Bildaufnahmegerät 2 und dem Objekt 1, das heißt dem Abstand d und der Dateigröße der Bilddatei, die im Speicher 6 abgespeichert wird, welche ein Maß für den entsprechenden Speicherplatzbedarf darstellt. Die Dateigröße ist dabei auf der Y- Achse in kB angegeben.Image recording device 2 and the object 1, that is to say the distance d and the file size of the image file which is stored in the memory 6, which represents a measure of the corresponding storage space requirement. The file size is given on the Y axis in kB.
Die Werte auf der X-Achse entsprechen den Teilstrichen auf dem Schärfeeinstellrad des Bildaufnahmegeräts 2 und sind hier einheitenlos dargestellt. Mit dem Schärfeeinstellrad wird die Entfernung d des Aufnahme-/Linsensystems der eingesetzten Kamera im Verstellgerät 17 zum Objekt 1 verändert. Es kann allerdings auch bei konstantem Objektabstand d die Brennweite des Linsensystems (Objektiv) verändert werden. Beide Arten der Schärfeeinstellung sind vergleichbar und entsprechen der X-Achse in Fig. 2.The values on the X axis correspond to the graduation marks on the focus wheel of the image recording device 2 and are shown here without a unit. The distance d of the exposure / lens system of the camera used in the adjusting device 17 to the object 1 is changed with the focus wheel. However, the focal length of the lens system (objective) can also be changed with a constant object distance d. Both types the focus setting is comparable and corresponds to the X axis in FIG. 2.
Auf der Y-Achse ist der Speicherplatzbedarf der komprimierten Bildinformationen aufgetragen. In Fig. 2 werden 11 Aufnahmen mit unterschiedlicher Schärfeeinstellung hergestellt und komprimiert abgespeichert. Je nach gewünschtem Optimierungsgrad sind jedoch auch mehr oder weniger, beispielsweise 20 bzw. 5, Aufnahmen möglich. Die Dateigrößen in kB der komprimierten Bildinformationen (Speicherplatzbedarf) werden dann auf der Y-Achse aufgetragen.The storage space requirement of the compressed image information is plotted on the Y axis. In Fig. 2 11 pictures with different focus settings are made and stored compressed. Depending on the desired degree of optimization, however, more or fewer, for example 20 or 5, recordings are also possible. The file sizes in kB of the compressed image information (storage space required) are then plotted on the Y axis.
In Fig. 2 ist zu erkennen, daß es eine gewisse Schärfeeinstellung gibt, bei der die Dateigröße maximal ist (hier: in etwa d = -6) .In Fig. 2 it can be seen that there is a certain sharpness setting at which the file size is maximum (here: approximately d = -6).
Fig. 3 zeigt eine ähnliche Abhängigkeit des Speicherplatzbedarfs wie in Fig. 2 bei konstanter Schärfeeinstellung zwischen der variablen Belichtungsdauer des eingesetzten Foto- sensors bzw. der gewählten Beleuchtungsstärke der Beleuchtungsvorrichtung 3. Somit kann dieses System gleichzeitig dazu genutzt werden, die Belichtungsdauer bzw. die Beleuchtungsstärke des Objekts benutzer- sowie systemunabhängig (unabhängig von den verwendeten optischen und elektronischen Komponenten) optimal einzustellen.FIG. 3 shows a similar dependency of the storage space requirement as in FIG. 2 with constant sharpness adjustment between the variable exposure time of the photo sensor used or the chosen illuminance of the illuminating device 3. Thus, this system can be used simultaneously for the exposure duration or the illuminance optimally set the object independently of the user and system (regardless of the optical and electronic components used).
In Fig. 3 ist auf der X-Achse der Helligkeitsgrad des aufgenommenen Bildes aufgetragen, während die Y-Achse, ähnlich wie in Fig. 2, die Dateigröße der komprimierten und abgespeicher- ten Bilddaten angibt. Auch hier ist zu erkennen, daß die3, the degree of brightness of the recorded image is plotted on the X axis, while the Y axis, similar to FIG. 2, indicates the file size of the compressed and stored image data. It can also be seen here that the
Dateigröße etwa beim Wert x = 7 maximal ist. Die optimale Belichtungszeit bzw. die optimale Beleuchtungsstärke läßt sich somit daraus ermitteln. Fig. 4 zeigt die Zusammenhänge zwischen der Beleuchtungsstärke/Belichtungszeit, des Abstandes d, das heißt der Entfernung zwischen dem Objekt 1 und dem Bildaufnahmegerät 2 bzw. der Brennweiteneinstellung des verwendeten Objektivs des Bildaufnahmegeräts 2 und der sich daraus ergebenden Dateigröße des abgespeicherten Bildes, welches ein Maß für den Speicherplatzbedarf darstellt (auch hier in kB) .The maximum file size is around x = 7. The optimal exposure time or the optimal illuminance can thus be determined from this. Fig. 4 shows the relationships between the illuminance / exposure time, the distance d, that is, the distance between the object 1 and the image recording device 2 or the focal length setting of the lens used in the image recording device 2 and the resulting file size of the stored image, which a Represents a measure of the storage space requirement (also here in kB).
Da die Einstellung der Beleuchtungsstärke von der Einstellung der Schärfe unabhängig ist bzw. die Einstellung der Belichtungszeit von der Einstellung des Abstandes b bzw. vice versa, der Speicherplatzbedarf mit beiden Parametern in Verbindung gebracht werden kann, ist es möglich, diese Zusammenhänge in einem dreidimensionalen Diagramm, wie in Fig. 4 ver- anschaulicht, darzustellen. In Fig. 4 ist zu erkennen, daß es eine bestimmte Schärfeeinstellung und eine Beleuchtungsstärke- (Belichtungsdauer) Einstellung gibt, bei der der Speicherplatzbedarf und somit der Informationsgehalt der Aufnahme maximal bzw. die Komprimierungsrate minimal ist.Since the setting of the illuminance is independent of the setting of the sharpness or the setting of the exposure time from the setting of the distance b or vice versa, the storage space requirement can be associated with both parameters, it is possible to show these relationships in a three-dimensional diagram as illustrated in FIG. 4. In Fig. 4 it can be seen that there is a certain focus setting and an illuminance (exposure time) setting in which the storage space requirement and thus the information content of the recording is maximum or the compression rate is minimal.
Die korrekte Einstellung der Beleuchtungsstärke (oder Belichtungsdauer) sowie der Schärfe kann gefunden werden, wenn während der eigentlichen Bildaufnahme die Bildinformationen permanent den Komprimierungsalgorithmus durchlaufen und die Größe der komprimierten Bilddatei bzw. die Höhe der Komprimierungsrate oder eine entsprechende Hilfsgröße ständig auf dem Monitor angezeigt wird bzw. zur Einstellung der entsprechenden Komponenten verwendet wird.The correct setting of the illuminance (or exposure time) and the sharpness can be found if the image information continuously runs through the compression algorithm during the actual image acquisition and the size of the compressed image file or the level of the compression rate or a corresponding auxiliary size is continuously displayed on the monitor or is used to set the corresponding components.
Das erfindungsgemäße Verfahren durchfährt zuerst den gesamten Schärfebereich und findet so schnell den Punkt der maximalen Dateigröße, bezogen auf die Schärfeeinstellung. Danach bewegt man sich im Diagramm nach Fig. 4 auf der Schärfekurve bei einer konstanten Beleuchtungsstärke und hält beim Maximum an. Anschließend durchfährt der Algorithmus bzw. das erfindungsgemäße Verfahren den gesamten Beleuchtungsstärkebereich durch Veränderung der Belichtungszeit bzw. der Beleuchtungsstärke der Beleuchtungsvorrichtung 3 oder der Blende des Objektivs und findet so schnell das Maximum in bezug auf die entsprechende Dateigröße. Das Verfahren sucht sich so die Beleuchtungsstärkekurve bei einer konstanten Schärfeeinstellung oder vice versa. Somit kann von einer beliebigen Position das Maximum (Gipfel) des "Speicherplatzbedarfs-Gebirges" ermittelt werden.The method according to the invention first runs through the entire focus area and thus quickly finds the point of the maximum file size, based on the focus setting. Then move in the diagram of Fig. 4 on the focus curve at a constant illuminance and stop at the maximum. Then the algorithm or the method according to the invention traverses the entire illuminance range by changing the exposure time or the illuminance of the illuminating device 3 or the aperture of the lens and thus quickly finds the maximum in relation to the corresponding file size. The process looks for the illuminance curve with a constant focus setting or vice versa. The maximum (peak) of the "storage space requirement mountain" can thus be determined from any position.
In einer programmierbaren elektronischen Schaltung ist ein entsprechender Komprimierungsalgorithmus enthalten. Die digitalen Bildinformationen der Fotosensoren werden durch den Komprimierungsalgorithmus komprimiert und die komprimierten Bildinformationen (oder auch die identischen Bildinformationen) zuzüglich einer weiteren Information bezüglich der Komprimierungsrate der Dateigröße oder einer entsprechenden Hilfsgröße werden dann dazu verwendet, die Schärfe sowie die Beleuchtungsstärke bzw. die Belichtungszeit automatisch optimal einzustellen.A corresponding compression algorithm is contained in a programmable electronic circuit. The digital image information of the photo sensors is compressed by the compression algorithm and the compressed image information (or the identical image information) plus further information regarding the compression rate of the file size or a corresponding auxiliary size is then used to automatically optimize the sharpness as well as the illuminance or the exposure time adjust.
Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die Vorrichtung bei einem bildverarbeitenden System verwendet werden, indem dieses mit der obenerwähnten programmierbaren elektronischen Schaltung ausgestattet wird und die Bildinformationen permanent mit dem Algorithmus komprimiert und die entsprechende Stellgröße 11 (Komprimierungsrate, Speicherplatzbedarf oder Hilfsgröße) zur Verfügung gestellt wird. Da- durch läßt sich dann auch bei herkömmlichen bildverarbeitenden Systemen schnell, einfach und kostengünstig die erforderliche Schärfe sowie die Beleuchtungsstärke bzw. Belichtungszeit automatisch oder auch manuell optimal einstellen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung und/oder das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere für meßtechnische Anwendungen sowie zur Oberflächen- und Strukturerkennung. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise Werkstoffuntersuchun- gen und Werkstoffprüfungen durchführen. Andererseits ist es möglich, die Vorrichtung und das Verfahren für die Strukturanalyse im Bereich der Biologie und Chemie einzusetzen, wie zum Beispiel bei der Elektronenmikroskopie. In verhältnismäßig einfacher Weise läßt sich durch geeignete Bildauswertung auch eine Mengenabschätzung bei den aufgenommenen Objekten vornehmen. So kann beispielsweise die Zahl von Personen, Zellen, Tieren oder anderen Gegenständen erfaßt werden.In addition, the method and the device according to the invention can be used in an image processing system by equipping it with the above-mentioned programmable electronic circuit and permanently compressing the image information with the algorithm and making the corresponding manipulated variable 11 (compression rate, storage space requirement or auxiliary variable) available becomes. As a result, the required sharpness as well as the illuminance or exposure time can be adjusted quickly, easily and inexpensively, automatically or manually, even in conventional image processing systems. The device according to the invention and / or the method according to the invention is particularly suitable for metrological applications and for surface and structure recognition. In this way, for example, material examinations and material tests can be carried out. On the other hand, it is possible to use the device and the method for structural analysis in the field of biology and chemistry, such as in electron microscopy. In a relatively simple manner, a suitable image evaluation can also be used to estimate the quantity of the recorded objects. For example, the number of people, cells, animals or other objects can be recorded.
Eine besondere meßtechnische Anwendung ist die Sollabstand- serkennung und -regelung. Mit der Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich Entfernungen schnell und zuverlässig ermitteln, so daß auch eine Entfernungsregelung, wie zum Beispiel eine Abstandsregelung, problemlos möglich ist. A special measurement application is the target distance detection and control. With the use of the device according to the invention or the method according to the invention, distances can be determined quickly and reliably, so that distance control, such as distance control, is also possible without problems.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zur automatischen Fokussierung und Belichtung von Bildaufnahmesystemen, mit einem Bildaufnahmegerät (2) zur Aufnahme von Objekten (1) , welches relativ zum Objekt (1) bewegbar ist und mittels einer Fokussiereinrichtung und einer Belichtungs- und/oder einer Beleuchtungseinrichtung Bilder unterschiedlicher Schärfe und Helligkeit aufnimmt, und einem Datenverarbeitungssystem (18), das Daten des Bildaufnahmegeräts (2) verarbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussierung und/oder die Belichtung zur Aufnahme des Objekts (1) durch das Bildaufnahmegerät (2) mittels des Datenverarbeitungssystems (18) einstellbar ist.1. Device for automatic focusing and exposure of image recording systems, with an image recording device (2) for recording objects (1), which is movable relative to the object (1) and by means of a focusing device and an exposure and / or lighting device, images of different sharpness and brightness, and a data processing system (18) which processes data of the image recording device (2), characterized in that the focusing and / or exposure for recording the object (1) by the image recording device (2) by means of the data processing system (18) is adjustable.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Stellgröße (11) zur Änderung der Fokussierung und/oder der Belichtung zur Aufnahme des Objekts (1) die Menge der Daten dient, die das Datenverarbeitungssystem (18) verarbeitet.2. Device according to claim 1, characterized in that the manipulated variable (11) for changing the focus and / or the exposure for recording the object (1) is the amount of data that the data processing system (18) processes.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten des Bildaufnahmegeräts (2) mittels eines Komprimiersystems (5) des Datenverarbeitungssystems (18) komprimierbar und in einem Speicher (6) des Datenverarbeitungssystems (18) speicherbar sind, wobei die komprimierten Daten und/oder die Größen des Speicherplatzes im Speicher (6) als Stellgröße (11) dienen.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the data of the image recording device (2) by means of a compression system (5) of the data processing system (18) compressible and in a memory (6) of the data processing system (18) can be stored, the compressed Data and / or the sizes of the memory space in the memory (6) serve as a manipulated variable (11).
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme durch das Bildaufnahmegerät (2) elektronisch erfolgt und das Datenverarbeitungssystem (18) einen Bildsignalwandler (4) aufweist, der die Daten des Bildaufnahmegeräts (2) in eine für das Komprimiersystem (5) komprimierbare Form wandelt.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the recording by the image recording device (2) takes place electronically and the data processing system (18) has an image signal converter (4), which converts the data of the image recording device (2) into a form that can be compressed by the compression system (5).
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, daß ein Regler (7) die Stellgröße5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a controller (7) the manipulated variable
(11) zur Einstellung des Abstandes (d) zwischen Bildaufnahmegerät (2) und Objekt (1) und/oder zur Brennweiteneinstellung des Objektivs des Bildaufnahmegeräts (2) und/oder zur Einstellung der Belichtungsdauer des Bild- aufnahmegeräts (2) und/oder der Beleuchtungsstärke einer Beleuchtungsvorrichtung (3) verwendet.(11) for setting the distance (d) between the image recording device (2) and the object (1) and / or for adjusting the focal length of the lens of the image recording device (2) and / or for setting the exposure time of the image recording device (2) and / or Illuminance of a lighting device (3) used.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Komprimiersystem (5) ein Digitalsignal (10) des Bildaufnahmegeräts (2) oder des6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the compression system (5) is a digital signal (10) of the image recording device (2) or
Bildsignalwandlers (4) komprimiert und als Datei im Speicher (6) ablegt.Image signal converter (4) compressed and stored as a file in the memory (6).
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Stellgröße (11) die Menge an komprimierten Daten, die Größe der Datei, die inverse Komprimierrate und/oder eine Kombination aus diesen Größen dient.7. The device according to claim 6, characterized in that the manipulated variable (11) is the amount of compressed data, the size of the file, the inverse compression rate and / or a combination of these sizes.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, daß die Stellgröße (11) an einer8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the manipulated variable (11) on one
Anzeige (8) angezeigt wird.Display (8) is displayed.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Stellgröße (11) ein Maß für die optimale Einstellung des Bildaufnahmesystems darstellt. 9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the maximum manipulated variable (11) represents a measure of the optimal setting of the image recording system.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bildaufnahmegerät (2) eine CCD-Kamera ist.10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the image recording device (2) is a CCD camera.
11. Verfahren zum automatischen Fokussieren und Belichten von Bildaufnahmesystemen, indem Objekte (1) durch ein Bildaufnahmegerät (2) aufgenommen werden, wobei das Bildaufnahmegerät (2) relativ zum Objekt (1) bewegt und mittels einer Fokussiereinrichtung fokussiert wird, und das Ob- jekt (1) mittels unterschiedlicher Belichtungszeiten unterschiedlich lang belichtet, bzw. durch eine Beleuchtungseinrichtung (3) unterschiedlich stark beleuchtet wird, und wobei Daten des Bildaufnahmegeräts (2) an ein Datenverarbeitungssystem (18) weitergeleitet werden da- durch gekennzeichnet, daß die Fokussierung und/oder die Belichtung zur Aufnahme des Objekts (1) durch das Bildaufnahmegerät (2) mittels des Datenverarbeitungssystems (18) eingestellt werden.11. Method for the automatic focusing and exposure of image recording systems, in that objects (1) are recorded by an image recording device (2), the image recording device (2) being moved relative to the object (1) and focused by means of a focusing device, and the object (1) exposed for different lengths by means of different exposure times, or illuminated with different intensities by an illumination device (3), and wherein data from the image recording device (2) are forwarded to a data processing system (18), characterized in that the focusing and / or the exposure for recording the object (1) can be set by the image recording device (2) by means of the data processing system (18).
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten des Bildaufnahmegeräts (2) mittels eines Komprimiersystems (5) des Datenverarbeitungssystems (18) komprimiert und in einem Speicher (6) des Datenverarbeitungssystems (18) abgespeichert werden, wobei die kompri- mierten Daten und/oder die Größen des Speicherplatzes im Speicher (6) als Stellgröße (11) zur Einstellung der Fokussierung und/oder der Belichtung verwendet werden.12. The method according to claim 11, characterized in that the data of the image recording device (2) is compressed by means of a compression system (5) of the data processing system (18) and stored in a memory (6) of the data processing system (18), the compressed ones Data and / or the sizes of the memory space in the memory (6) can be used as a manipulated variable (11) for setting the focus and / or the exposure.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellgröße (11) von einem Regler (7) zur Einstellung des Abstandes (d) zwischen Bildaufnahmegerät (2) und Objekt (1) und/oder zur Brennweiteneinstellung des Objektivs des Bildaufnahmegeräts (2) und/oder zur Einstellung der Belichtungsdauer des Bild- aufnahmegeräts (2) und/oder der Beleuchtungsstärke einer Beleuchtungsvorrichtung (3) verwendet wird.13. The method according to any one of claims 11 or 12, characterized in that the manipulated variable (11) by a controller (7) for adjusting the distance (d) between the image recording device (2) and the object (1) and / or for adjusting the focal length of the lens of the image recording device (2) and / or for setting the exposure time of the image Recording device (2) and / or the illuminance of a lighting device (3) is used.
14. Verwendung der Vorrichtung und/oder des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche für meßtechnische Anwendungen sowie zur Oberflächen- und Strukturerkennung.14. Use of the device and / or the method according to one of the preceding claims for metrological applications and for surface and structure recognition.
15. Verwendung nach Anspruch 14 zur Sollabstandserkennung und -regelung. 15. Use according to claim 14 for target distance detection and control.
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