Was macht eine gute Bildqualität aus?

Menschliches Auge vs. Maschinenwahrnehmung

Die Definition der Bildqualität hängt von der jeweiligen Anwendung ab. Für das menschliche Auge definieren Schärfe, Helligkeit, Farbgenauigkeit, minimales Rauschen und geringe optische Verzerrung ein „gutes“ Bild. Solche Bilder müssen auch gut auf Bildschirmen dargestellt und zuverlässig gedruckt werden können. Bei der eingebetteten maschinellen Bildverarbeitung hingegen haben Empfindlichkeit und Merkmalsextraktion Vorrang vor der Ästhetik. Eingebettete Systeme arbeiten oft im linearen Farbraum und sind eher für die Leistung bei schwachem Licht als für die Farbgenauigkeit optimiert.

Grundlagen zum Rohbild

Die Grundlage der Bildqualität sind der Sensor und die Optik. Quanteneffizienz, Pixelgröße und Dynamikbereich bestimmen, wie gut ein Sensor Licht in elektrische Signale umwandelt. Verbrauchergeräte legen Wert auf eine genaue Farbwiedergabe mit fein abgestimmten Farbfilteranordnungen, während industrielle Sensoren einen Teil der Farbtreue gegen Empfindlichkeit und Nahinfrarot-Reaktion eintauschen. Moderne Smartphones verwenden Quad-Bayer-Muster und Pixel-Binning, um eine hohe Empfindlichkeit bei schwachem Licht zu gewährleisten.

Vom Rohbild zum fertigen Bild

Die Verarbeitung eines Rohbildes umfasst Korrekturen wie Schwarzwert, Entfernung fehlerhafter Pixel, Farbkorrektur und Weißabgleich. Verbrauchergeräte gehen mit Gammakorrektur, Rauschunterdrückung, Schärfung, HDR und KI-gesteuerten Verbesserungen noch weiter, um visuell ansprechende Ergebnisse zu erzielen. Industrielle Systeme beschränken sich oft auf grundlegende Korrekturen, um ein Gleichgewicht zwischen Leistung, Kosten und Recheneffizienz herzustellen.

Verbraucher vs. Industrielle Leistung

Ein Vergleich zwischen dem iPhone 15 und dem FRAMOS FSM:GO-IMX678 Modul zeigte, dass die Ergebnisse der Rohbildqualität sehr ähnlich sind. Die Unterschiede in der endgültigen Bilddarstellung sind hauptsächlich auf Smartphone-Verbesserungen wie HDR, Rauschunterdrückung und KI-Verarbeitung zurückzuführen. Industrielle Sensoren konzentrieren sich auf geringe Lichtempfindlichkeit und Zuverlässigkeit und liefern eine starke Leistung auch mit weniger Rechenleistung.

Fazit

Gute Bildqualität hängt von der jeweiligen Anwendung ab. Consumer-Geräte sind auf fortschrittliche Verarbeitung angewiesen, um den menschlichen Erwartungen zu entsprechen, während industrielle Systeme auf Empfindlichkeit, Leistung bei schlechten Lichtverhältnissen und Kosteneffizienz optimiert sind. Das Verständnis dieser Unterschiede hilft bei der Auswahl des richtigen Bildgebungssystems für jeden Anwendungsfall.