MVTec präsentiert HALCON 9.0 auf der HANNOVER MESSE

(PresseBox) (München, ) Die MVTec Software GmbH präsentiert die neue Version 9.0 ihrer Software HALCON auf der HANNOVER MESSE 2009. Der Münchner Hersteller von Standardsoftware für die industrielle Bildverarbeitung setzt damit wieder Maßstäbe.

HALCON gilt in der Bildverarbeitungsbranche als technologieführendes Produkt. Die neue Version 9.0 ist im Januar 2009 auf den Markt gekommen und bietet Anwendern einzigartige Neuerungen. Auf der HANNOVER MESSE 2009 präsentiert MVTec eindrucksvolle Live-Demos, die einige Innovationen von HALCON für den zukünftigen Bildverarbeitungsmarkt vorführen werden.

HALCON 9.0 bietet unter anderem einzigartige neue Matching-Methoden. Mit diesen Methoden ist es jetzt möglich, perspektivisch verzerrte Objekte mit nur einer Kamera zu erkennen. Diese Methoden sind vor allem für die Robotik interessant. MVTec präsentiert daher am Beispiel eines Industrieroboters, wie mit HALCON industrielle Metallobjekte in beliebigen Raumlagen erkannt, kontrolliert aufgegriffen und abgelegt werden.

Außerdem wird anhand eines weiteren Demoaufbaus gezeigt, wie das Profil eines Autoreifens im Lichtschnittverfahren mit einem Laser abgetastet und anschließend anhand von HALCONs neuer 3D-Visualisierung dargestellt wird.

Innovationen in HALCON 9.0 im Einzelnen:

Geschwindigkeit

Speedup von Algorithmen
In der Version 9.0 konnte nicht nur die Geschwindigkeit der gesamten Bibliothek um etwa 5%, sondern auch die von ausgewählten Operatoren wiederum erhöht werden. So verbessern sich die Geschwindigkeiten von einigen Filtern um ein Vielfaches (Gauss 3,7fach; Median 27fach für 16 bit Grauwerte; normale Grauwertmorphologie 11fach für 16 bit Grauwerte)

Speedup der Parallelisierung (AOP)

HALCON ist bereits seit 8 Jahren mit der automatischen Operator-Parallelisierung (AOP) ausgestattet. Dieses bewährte Verfahren nutzt die Möglichkeiten der Multiprozessor-Technologie und ist in der Version 9.0 insgesamt um über 20% beschleunigt worden.

Was AOP bietet:
- AOP findet automatisch (ohne Arbeit des Programmierers) die Anzahl der verfügbaren Prozessorkerne. Dann teilt HALCON das Bild automatisch in die entsprechende Anzahl von Teilbildern auf und übergibt diese an die entsprechenden Threads. Nach der Verarbeitung durch die einzelnen Prozessorkerne fügt HALCON die Stränge automatisch zum Ergebnisbild zusammen.
- Der Programmierer kann eine ROI (Region of Interest) als Freiform im Bild vorwählen. AOP verarbeitet dann nur diesen Bildbereich, was eine enorme Einsparung des Rechenaufwands bedeutet.
- HALCON verarbeitet Mehrkanalbilder (wie etwa Farbbilder) mit unbegrenzter Zahl von Kanälen, dies auch mit AOP. AOP parallelisiert dabei jeden Kanal automatisch.
- AOP kann auch Tupel von Bildern parallel verarbeiten, ebenso Tupel von Regionen, wie sie beim Segmentieren entstehen (z.B.: OCR oder Blobanalyse). Tupel von subpixelgenauen Konturen können von AOP ebenfalls automatisiert parallel verarbeitet werden.
- HALCON parallelisiert aber nicht nur Filter sondern auch viele andere Operatoren, die für eine große Zahl von industriellen Anwendungen relevant sind. Hierzu zählen Matching, 3D-Matching, Subpixel-Extraktion und FFT. In HALCON laufen nun mehr als 400 Operatoren unter AOP.
- HALCON ist dazu in der Lage, die Hardwareumgebung automatisch zu erkennen. Auf dieser Grundlage entscheidet die Software, welcher Algorithmus parallelisieren soll, um unnötigen Overhead zu umgehen. Denn Parallelisierung ist nur dann sinnvoll, wenn genügend Speicherdurchsatz zur Verfügung steht; sollte also seitens der Hardware ein Flaschenhals existieren (z.B. nur eine CPU), wird die Parallelisierung automatisch abgeschaltet.
- Die automatische Parallelisierung war bisher in HALCON optional. Im direkten Vergleich (auf einem Rechner mit nur einer CPU/Core) ist jedoch die Version 9.0 mit AOP um 10% schneller als die Version 8.0 mit abgeschalteter Parallelisierung. Daher ist ab der Version 9.0 die automatische Parallelisierung in HALCON Standard (diese kann natürlich in Sonderfällen bedarfsweise abgeschaltet werden).
- HALCONs automatische Parallelisierung ist in diesem Umfang nach wie vor weltweit ohnegleichen.

Matching

Im Bereich des Matching bringt HALCON 9.0 neue Technologien auf den Markt, die bisher einzigartig sind.
- Deskriptorbasiertes Matching. Diese neue Matching-Technologie ist revolutionär. Deskriptorbasiertes Matching kann perspektivisch verzerrte 2D-Objekte wiedererkennen. Dazu werden bestimmte Punkte detektiert, deren Grauwerte sich deutlich von ihrer benachbarten Umgebung unterscheiden (Helligkeit, Krümmung, Ecken, Flecken).
- Perspektivisches, deformierbares Matching. Auch diese Technologie ist in der Lage, perspektivisch verzerrte Objekte zu erkennen. Das perspektivische, deformierbare Matching ist allerdings kantenbasiert (wie HALCONs formbasiertes Matching) und ist daher besonders geeignet für Objekte mit gut ausgeprägten Kanten.
- Modellgenerierung aus DXF-Dateien. Modelle für das formbasierte Matching in HALCON können mit der Version 9.0 aus Konturen generiert werden. Diese Technologie kann zum Beispiel benutzt werden, um Objekt-Modelle aus DXF-Dateien zu erzeugen.
- Erhöhter Toleranzmodus. HALCONs formbasiertes Matching ist ab der Version 9.0 mit einer vorwählbaren Toleranz ausgestattet. Dadurch wird die Robustheit im Finden von Objekten erheblich verbessert. Diese Option ist nicht nur für unscharfe Bilder (wie sie z.B. oft bei der Inspektion von elektronischen Kleinbauteilen gegeben sind) von Bedeutung, sondern auch beim Matching von Objekten, die nicht exakt baugleich sein müssen.

3D-Vision

Gerade in der Robotik gewinnt 3D-Bildverarbeitung immer mehr Bedeutung. HALCON 9.0 bietet über die vielen bisherigen 3D-Technologien (3D-Objekterkennung, 3D-Kamerakalibrierung, binokulare Stereorekonstruktion, Depth from Focus) auch neue Verfahren an:
- Deskriptorbasiertes Matching (siehe oben: Matching)
- Perspektivisches, deformierbares Matching (siehe oben: Matching)
- Mehrgitter-Stereo. Stereobilder, in denen ganze Bildbereiche keine Textur aufweisen, können mit HALCON 9.0 sinnvoll interpoliert werden. Dieses Verfahren liefert hochgenaue Ergebnisse. Mehrgitter-Stereo ist ein Alleinstellungsmerkmal.
- Lichtschnittverfahren. HALCON 9.0 bietet neue Operatoren zum Lichtschnittverfahren, die Lichtlinien extrahieren und aus diesen Linien ein 2 1/2 D Modell generieren können.
- Kalibrierung. Das zugrundeliegende Kameramodell für die 3D-Kalibrierung wurde erweitert, um auch komplexe Verzeichnungen sowie Verkippungen der optischen Achse rechnerisch eliminieren zu können. Damit wird die Genauigkeit der Ergebnisse von 3D-Algorithmen wie beispielsweise 3D-Matching oder Stereo gesteigert.

Benutzerfreundlichkeit

HDevelop (integrierte Entwicklungsumgebung)
- Freitexteditor. Als Alternative zum bewährten dialogbasierten Editor bietet HALCON 9.0 dem Entwickler einen Freitexteditor mit erweiterter automatischer Vervollständigung. Diese Funktion kann den Programmiervorgang erheblich beschleunigen.
- Assistent zur Kamerakalibrierung. Der Assistent zur Kamerakalibrierung hilft dem Anwender, die notwendige Kalibrierung der Kamera einfach und genau durchzuführen, um Linsenverzeichnungen aus Bildern zu entfernen und Objekte in Weltkoordinaten zu vermessen. Nach der Einstellung der Parameter fügt der Assistent auf Wunsch den entsprechenden Programm-Code in das HDevelop-Pogramm ein.
- Einbindung von Prozeduren. In HALCON 9.0 werden vom Benutzer selbst entwickelte Prozeduren jetzt ebenso behandelt wie bereits in HALCON bestehende Operatoren. Das betrifft sowohl deren Dokumentation wie auch das Erscheinen in Auswahlfenstern von HDevelop. Damit wird das Einbinden von Eigenentwicklungen jetzt erheblich aufgewertet.

Weitere Verbesserungen
- HALCON Codelets. Die Version 9.0 bietet die Möglichkeit, Programmbausteine und Programmierklassen - HALCON Codelets - außerhalb der Entwicklungsumgebung HDevelop einzusetzen. Eine große Anzahl dieser Bausteine sowie passende Beispiel-Applikationen liegen als Sourcecode vor und können entweder direkt oder als Vorlage verwendet werden. Die HALCON Codelets helfen insbesondere, die erweiterte Funktionalität des HDevelop Grafikfensters und der beliebten HDevelop Assistants auch außerhalb von HDevelop schnell und einfach zu nutzen.
- Matrizenoperatoren. Diese neuen Operatoren erlauben es, Rechenoperationen mit Matrizen (z.B. zum Transformieren von Koordinatensystemen oder Lösen von Gleichungssystemen) bereits direkt in HDevelop zu nutzen. Dadurch lassen sich Matrizenrechnungen schon in der ersten Phase der Entwicklung des BV-Programms bequem einbinden und müssen nicht mehr nachträglich im Applikationsprogramm implementiert werden. Grafische Werkzeuge helfen hierbei in HDevelop, den Inhalt von Matrizen übersichtlich darzustellen.

- Dokumentation. Die bereits sehr ausführliche Dokumentation von HALCON wurde erheblich erweitert, so gibt es zum Beispiel einen Solution Guide rund um das Thema Klassifizierung. Außerdem wird der "Programmer's Guide" innerhalb der Entwicklungsumgebung HDevelop als HTML-Version verfügbar sein.

Hardwareunabhängigkeit

HALCON ist bekannt für seine Unabhängigkeit von der Hardware. Damit ist nicht nur das Betriebssystem gemeint (HALCON läuft wahlweise auf Windows, Windows x64, Linux, Solaris und verschiedenen Embedded-Systemen), sondern auch die Unabhängigkeit von Bildeinzugsgeräten. Neben Schnittstellen zu hunderten Industriekameras und Framegrabbern bietet HALCON 9.0 weitere Schnittstellen an.

- GigE Vision. HALCON 9.0 beinhaltet ein verbessertes Interface zu GigE Vision kompatiblen Kameras.
- Visual Applets. Mit dem HALCON 9.0 Visual Applets-Interface ist es möglich, Bildvorverarbeitung auf Framegrabbern von Silicon Software in Echtzeit einzubinden.

Weitere Neuerungen

- Verarbeitung von großen Bildern. HALCON 9.0 bietet die Möglichkeit, Bilder von mehr als 32k x 32k zu verarbeiten. Die Größe der Bilder ist dabei nicht nach oben begrenzt.
- Druckqualität von Bar- und Datacodes. Neben der Bewertung der Druckqualität von 2D Codes (QR, ECC 200, PDF 417) gemäß ISO/IEC 15415, bietet HALCON 9.0 jetzt auch eine Bewertung gemäß AIM DPM-1-2006. Zudem bewertet HALCON 9.0 nun auch die Druckqualität von 1D Codes (z.B. EAN-13, Code 128, RSS inklusive Composites) gemäß ISO/IEC 15416.
- RSS-Barcodes. Der Barcode-Leser für alle RSS-Formate (inclusive Composites) wurde in HALCON 9.0 erheblich beschleunigt und verbessert.
- Datacode-Leser. Der Datacode-Leser von HALCON erkennt nun sogar Codes mit zerstörtem "Finder Pattern" und liest auch Module mit weniger als 2x2 Pixeln.
- Kalibrierung. HALCONs Hand-Auge-Kalibrierung wurde deutlich verbessert. Zusätzlich gibt es eine automatische Kalibrierung der Linsenverzeichnung ohne Kalibrierkörper. In HALCON 9.0 ist die Kamera-Kalibrierung dadurch noch robuster geworden.
- Laufzeitbegrenzung für Operatoren. Wird eine vom Benutzer definierte Zeit überschritten, beendet der Operator die Ausführung und liefert eine entsprechende Meldung zurück. Diese Technologie ist verfügbar für Matching, Lesen von Barcodes sowie Datacodes.
- 3D-Visualisierung. Daten, die aus den zahlreichen 3D-Verfahren von HALCON gewonnen wurden, können mit HALCON 9.0 als Höhenmodell in einem Graphikfenster visualisiert werden.

Mehr Informationen: www.halcon.de

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