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Context aware 3D image processing acquisition: A service-oriented system in scope of I4.0 applications

Kontextbezogene Verarbeitung und Erfassung von 3D-Daten: Ein serviceorientiertes System im Rahmen von I4.0-Anwendungen. A Service-Oriented System for Context Aware 3D Image Processing and Acquisition in Scope of Industry 4.0 Applications
 
: Bhatti, F.; Engel, G.; Engelsberger, M.; Ziebarth, Mathias; Zeller, N.; Beyerer, Jürgen; Greiner, T.; Heizmann, M.; Quint, F.

Atp-Edition 61 (2019), Nr.3, S.76-86
ISSN: 2190-4111
ISSN: 0178-2320
Englisch
Zeitschriftenaufsatz
Fraunhofer IOSB ()

Abstract
3D-Bildverarbeitungssysteme benötigen erhebliche Konfigurations- und Ausführungszeiten. Vor diesem Hintergrund wird in diesem Beitrag ein intelligentes kamerabasiertes modulares Sensorsystem zur kontextbezogenen optischen Erfassung und Verarbeitung von 3D-Daten für Industrie-4.0-Anwendungen vorgeschlagen. Das System basiert auf einer modularen, serviceorientierten Architektur, welche die gesamte Funktionalität des Systems kapselt. Zusätzlich werden die Funktionalitäten und Merkmale der modularen Architektur auf Grundlage des GenICam-Standards semantisch beschrieben. Darüber hinaus definiert das vorgestellte System ein Kontextmodell, welches sowohl intrinsische als auch extrinsische Einflüsse berücksichtigt. Dazu werden entsprechende Reaktionen auf Umwelteinflüsse, wie beispielsweise Fremdlicht, definiert. Darüber hinaus wird eine neuartige FPGA-basierte Architektur eingesetzt, um die Performanz von 3D-Bildverarbeitungsalgorithmen in Bezug auf die Ausführungszeit durch die Nutzung von Pipelining und Parallelisierung zu verbessern. Die im Rahmen einer Fallstudie und auf Basis eines deflektometrischen Sensorsystems erzielten Ergebnisse zeigen, dass das System dynamisch an Fremdlicht anpassbar ist. Weiterhin kann die Ausführungszeit des Deflektometrie-Algorithmus mittels der FPGA-basierten Architektur erheblich reduziert werden.

 

3D image processing systems require significant configuration and execution time. Thus, in this paper a smart camera based modular sensor system for context-aware optical acquisition and processing of 3D data for Industry 4.0 applications is proposed. This system is based on a modular service-oriented architecture, which encapsulates the complete functionality of the system. Additionally, functionalities and features of the modular architecture are semantically described using GenICam standard. The presented system also defines a context model that takes into account the intrinsic as well as the extrinsic influences. Likewise, sufficient responses are defined for environmental conditions, such as extraneous light. The proposed architecture can handle different 3D image processing sensor systems, e.g., deflectometry and plenoptic camera systems. In addition, it includes a novel FPGA based architecture to improve the performance of 3D image processing algorithms in terms of execution time, by utilizing the pipelining and parallelization. The results based on a deflectometry sensor system, obtained in a case study, show that it is dynamically adaptable to extraneous light. Finally, the FPGA based architecture reduces the execution time of the deflectometry algorithm significantly.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-540672.html