Dominik Hofer,
"Entwicklung eines USB-fähigen Kamerasystems mit integrierter Bildverarbeitung"
, 8-2009
Original Titel:
Entwicklung eines USB-fähigen Kamerasystems mit integrierter Bildverarbeitung
Sprache des Titels:
Deutsch
Original Kurzfassung:
Die Messung lokaler Deformation oder Verschiebung einer Probe anhand der Bewegung eines Laser-Speckle-Musters, welches durch die Streuung eines Laserstrahls auf der beleuchteten Oberfläche entsteht, ist ein zentrales Forschungsthema des Instituts für Elektrische Messtechnik der Johannes Kepler Universität Linz. Bestehende Systeme, wie das in Abbildung 1 gezeigte, arbeiten mit einer oder zwei Zeilenkameras als uniaxialer Sensor unter der Annahme, dass sich das Speckle-Muster nur in Messrichtung bewegt.
Die Diplomarbeit beschäftigt sich mit dem Entwurf des in Abbildung 2 dargestellten Kamera-Systems, das den Anforderungen dieser Messaufgabe gerecht wird. Neben einer flexiblen und vielseitigen Benutzer-Schnittstelle besteht auch die Möglichkeit einfache Algorithmen der Bildverarbeitung schon durch die Kamera ausführen zu lassen. Die treibende Motivation der Entwicklung war der Entwurf einer maßgeschneiderten Lösung, die Einfluss auf alle Parameter des Systems gewährt und deren Verhalten in allen maßgeblichen Betriebsbereichen bekannt ist.
Nach einer Einleitung zum Thema Laser-Speckles und des bestehenden Aufbaus wird die Hard- und Software des neuen Kamera-Systems vorgestellt. Die Anwendungs-Programmier-Interfaces (APIs) der Kamera, als auch des Treibers und der COM-Komponente werden definiert und auch die erstellte Benutzerschnittstelle (siehe Abbildung 3) wird erklärt. Abschließend wird die Installation und der Gebrauch des Systems gezeigt.
Sprache der Kurzfassung:
Deutsch
Englischer Titel:
Design of a USB camera system with onboard image processing capabilities
Englische Kurzfassung:
Strain measurement by laser-optical evaluation of laser speckle patterns on the test objects surface is a main research objective of the Institute for Measurement Technology of the Johannes Kepler University, Linz. Assuming that any movement of the speckle pattern occurs along its sensitive axis, recent projects used one or two line scan cameras to measure mechanical or thermal strain and the superposed rigid-body-motion in an uniaxial setup (see Figure 1). This assumption may be proven invalid if the setup or the sample shows asymmetries. A new approach is to use 2D image sensors to measure or at least detect the movement of the speckles in the second dimension.
This diploma thesis is focused on the development of the camera shown in Figure 2. It features a versatile interface to accommodate the system on the needs of the measurement task. Furthermore the camera is able to execute simple image processing algorithms besides basic data acquisition tasks. The final goal is to use two cameras of this kind to capture a `stereoscopic' view of the speckle field, to be able to render the system insensitive to out-of-plane deformation.
After a short introduction on laser speckles, the camera systems hard- and software and the application programming interfaces (APIs) of both the cameras firmware and the Windows application are depicted. Some sample images are shown and finally a small user guide demonstrates the use of this system as a stand-alone application (see Fig. 3) and in conjunction with Mathworks' Matlab.