Immer mehr Industrien sind auf eine automatische Bildverarbeitung angewiesen. Ein Wiener Kompetenzzentrum bündelt das vorhandene Know-How.
WIEN. 20 Tonnen Orangen pro Stunde rasen auf einem Band unter einem Balken vorbei. Wenige Meter danach wird jede Frucht über eines von zehn im rechten Winkel dazu verlaufenden Förderbändern abgeworfen - und zwar genau dort, wo eine bestimmte Qualitätsklasse gesammelt wird. Kernstück der Anlage sind Kameras in dem unscheinbaren Balken: Von jeder Frucht werden vier Bilder gemacht, aus denen ein Computer Größe und Farbe "berechnet" und als Ergebnis den Befehl gibt, an welcher Stelle eine Orange abgeworfen werden soll. Zu bestaunen sind derartige Anlagen in fast allen Lebensmittelfabriken, etwa bei der Aussortierung von grünen Erdäpfeln bei der Pommes-Frites-Produktion.
Für Techniker ist die Sortierung von Obst mittlerweile eine simple Aufgabe. Eines wesentlich schwierigeren Problems haben sich vor einigen Jahren Wissenschafter des steirischen Forschungszentrums Joanneum Research angenommen. Das Problem kam vom Pharma-Multi Bayer: In bestimmte Tabletten müssen mit Laserstrahlen Löcher gebohrt werden, damit sich der Wirkstoff optimal entfalten kann. Dabei müssen fehlerhafte Pillen ausgeschieden werden, weil diese gravierende Folgen für die Gesundheit der Patienten - und für die Finanzen des Herstellers - haben könnten. Die Lösung war, ähnlich wie bei der Orangensortierung, eine sogenannte Zeilenkamera, die jede Tablette einzeln photographiert. Und zwar bei minimalen Lichtbedingungen, weil der Wirkstoff lichtempfindlich ist. Ein Computer analsysiert die Bilder dann nach zwei Kriterien: ob das Loch vorhanden ist, und wie groß es ist. Fehlerhafte Tabletten werden automatisch ausgeschieden - und das bei einem Durchsatz von 320 Tabletten pro Sekunde.
Wegen der zunehmenden Automatisierung kommt der automatischen Bildverarbeitung in immer mehr Branchen entscheidende Bedeutung zu. Entsprechend vielschichtig ist deshalb auch das Spektrum jener österreichischen Unternehmen, die sich vor zwei Jahren zur Gründung von Advanced Computer Vision (ACV) zusammengefunden haben.
Kontrolle von Tunneln
Vertreten sind neben den beiden Trägerorganisationen Austrian Research Centers und Joanneum Research etwa der Kranhersteller Palfinger, das Medizintechnik-Unternehmen Kretztechnik, der Aufzugproduzent Schindler, Böhler Edelstahl oder ein Vermessungsbüro. Angesiedelt im Wiener Tech Gate, arbeiten 15 Wissenschaftler an der Verbesserung der automatisierten Bildverarbeitung. Um mit vereinten Kräften einen Technologievorsprung Österreichs zu erarbeiten, steht den Forschern für vier Jahre ein Budget von 11,1 Mill. Euro zur Verfügung. Diese Geld stammt, wie bei allen "Kplus-Zentren" zum Teil von der öffentlichen Hand, zum Teil von den Firmen.
Denn so imposant die beschriebenen Methoden auch sind: Die automatisierte Bildverarbeitung ist noch lange nicht ausgereizt. Derzeit lockt vor allem die dritte Dimension: nämlich die räumlich Vermessung von Gegenständen. Im Prinzip funktioniert das wie beim menschlichen Auge: Mehrere Kameras nehmen Bilder von verschiedenen Perspektiven aus auf, im Computer werden die Daten zu einem dreidimensionalen Modell zusammengefügt. Um daraus Schlüsse ableiten zu können - etwa, ob ein Werkstück fehlerlos ist - muß dieses mit einem theoretischen Modell verglichen werden können.
Was unser Gehirn "real time" kann, stellt die Technik vor große Probleme. Zum einen ist es oft nicht einfach, die korrespondierenden Bildpunkte zu lokalisieren, zum anderen fallen dabei riesige Datenmengen an, die rasch genug verarbeitet werden müssen. Ein Beispiel, wo die Forscher bereits ein ausgereiftes System entwickelt haben: Mit dem System "Dibit" können Tunnel millimetergenau vermessen werden.
Die Form der Flasche
Einen Boom erlebt auch die automatische Form- und Mustererkennung in bewegten Videobildern. Dabei sollen bestimmte Merkmale automatisch registriert werden: etwa ein Astloch in einem Baum, der gerade im Sägewerk zerlegt wird, das Gesicht eines Menschen, der am Flughafenschalter wartet oder eine Nummerntafel eines Autos, das auf einer Mautstraße fährt. Oder aber etwa Müll: Ein steirisches System erkennt anhand der Form eines Gegenstands, ob es sich um eine PET-Flasche oder ein Milchpackerl handelt und sortiert dies aus. Das System muß sein, denn in der Realitiät der gelben Tonne sind die Packel gefaltet, die Flaschen zerknittert - und der Computer muß tolerant genug sein, um Abweichungen zuzulassen, ohne dabei zu ungenau zu werden.