Die Entwicklung von Lightfinder

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30. August 2021
Videoaufzeichnungen mit forensischen Details bei schlechtem Licht sind erst seit kurzem möglich. Vorher benötigte man für verwertbare Ergebnisse eine zusätzliche Lichtquelle. Die Bilder sollen dazu dienen, mögliche Eindringlinge zu identifizieren, also müssen beispielsweise Details in Gesichtern oder Autofarben auch bei wenig Licht erkennbar sein. Die Axis Lightfinder-Technologie ist eine der wenigen Lösungen, die dies kann. Die Technik ist schon jetzt ausgereift und wird dennoch stets weiterentwickelt. Lightfinder 2.0 bietet verschiedene Anpassungen und Neuentwicklungen.

Die Evolution des Sehens im Dunkeln

Das Sehvermögen des Menschen bei Dunkelheit ist begrenzt – insbesondere was Farben und Details betrifft. Nach Millionen Jahren der Evolution können wir mithilfe der Informationen, die unsere Augen an das Gehirn senden, Nachtszenen zumindest so interpretieren, dass wir überleben können. Aber wir können das Bild nicht verbessern. So können Augenzeugen im Nachhinein Ereignisse oder Details oft nicht richtig wiedergeben. Hier kommen Technologien wie Axis Lightfinder in Überwachungskameras als nützliche Ergänzung für das Sicherheitspersonal ins Spiel – insbesondere dort, wo schlechte Lichtverhältnisse herrschen.

Die Lightfinder-Technologie ist eine Kombination aus besonders lichtempfindlichen Sensoren und sorgfältig abgestimmten Algorithmen zur Bildverarbeitung. In Verbindung mit einem hochwertigen Objektiv liefert diese Technologie auch bei schlechtem Licht scharfe Bilder mit natürlichen Farben. Da illegale Eindringlinge meist bei Dämmerung und in schlecht beleuchteten Bereichen aktiv werden, ist es wichtig, die Details zu sehen, die eine spätere Identifizierung ermöglichen könnten, wie die Farbe eines Autos oder Details der getragenen Kleidung.

Die Algorithmen von Überwachungskameras stellen die Farben wieder her, entfernen das Rauschen und schaffen so am Ende ein deutliches Bild. Sie wandeln auch die schwächsten Sensorsignale in verwertbare Bilder um. Diese Überwachungsalgorithmen müssen jedoch vorhersehbar funktionieren und dürfen keinesfalls fremde Informationen in das Bild einfügen, um es für das Auge ansprechender zu machen. Die Bewahrung der ursprünglichen Bildinhalte und der forensischen Details muss immer Vorrang vor einer zu umfassenden Filterung haben.

Das nächste Level: Lightfinder 2.0

Lightfinder 2.0 baut auf diesen fortschrittlichen Funktionen und der gesamten Erfahrung aus der ursprünglichen Version von Lightfinder auf. Es leistet einen wirkungsvollen Beitrag zum Ziel, Bereiche rund um die Uhr und bei allen Bedingungen mit bestmöglicher Qualität überwachen zu können. Deshalb ist die verbesserte Lightfinder-Version noch lichtempfindlicher und verfügt über weitere Funktionen, die für schärfere Farbbilder sorgen.

Die Bedeutung von Photonen und Rauschreduzierung

Um die Funktionsweise der neuen Funktionen zu verstehen, ist es hilfreich, ein paar Grundlagen zu kennen: Lichtempfindlichkeit bezeichnet die Fähigkeit, winzige Kontraständerungen auch unter schwierigen Bedingungen zu erkennen. Deshalb müssen möglichst alle der wenigen Photonen erfasst werden, die auf den Bildsensor treffen, ohne dass diese an der gläsernen Oberfläche oder am Sensor gestreut werden. Photonen, die vor der Umwandlung in Elektronen im Pixel verloren gehen, können nicht wiederhergestellt werden. Unter solchen Bedingungen aufgezeichnete Bildsignale sind oft voller Rauschen, was eine umfangreiche Rauschminderung und Signalwiederherstellung erfordert. Dabei dürfen außerdem keine kritischen zeitlichen oder räumlichen Informationen verloren gehen oder andere unerwünschte Artefakte erzeugt werden.

Die neue, verbesserte Version enthält Regler zur Anpassung der Rauschminderung für das Video. Das ist wichtig, weil manche Analyseanwendungen sehr empfindlich auf Rauschminderung reagieren. Ein erfahrener Systemintegrator kann jetzt nach Bedarf das Bild über den Rauschpegel anpassen oder dies der Analyse überlassen. Viele Analyseanwendungen funktionieren gut mit einheitlichem Rauschpegel, andere müssen die Rauschminderung maximieren, damit es zu keinen Falschalarmen kommt. So kann außerdem die Kamera an die Umgebung angepasst werden, da sich Beleuchtung und andere Faktoren am Installationsort der Kameras deutlich unterscheiden können. Deshalb ermöglicht Lightfinder 2.0 eine Anpassung an den räumlichen Rauschfilter (SNF; spatial noise filter) und zeitlichen Rauschfilter (TNF; temporal noise filter), wodurch die Bildverarbeitung anpassbar wird.

Scharfe Bilder mit mehr Farben

Wie erwähnt, erfasst Lightfinder 2.0 die Bilder mit noch lebensechteren Farben und mehr Schärfe. Diese beiden Faktoren hängen bis zu einem bestimmten Punkt zusammen. Die meisten modernen Bildsensoren nutzen zur Erzeugung eines Farbbildes den so genannten Bayer-Sensor-Aufbau. Dieses Filtermuster wird auf jede 2x2-Gruppe von Fotosensoren gesetzt und gruppiert die Pixel in drei Kategorien: 50 Prozent grün sowie jeweils 25 Prozent rot und blau. Diese Aufteilung ist sinnvoll, weil das menschliche Auge grüne Kontraste am besten sehen kann. Bei Kameras bedeutet dies, dass blaue oder rote Objekte nur die halbe Signalstärke grüner Objekte erhalten, weshalb sie ein höheres Rauschen aufweisen. Hier hilft der Weißabgleich-Algorithmus, der das Signalrauschverhältnis optimiert und den Rauschabstand reduziert.

Die bewegungsadaptive Belichtung reduziert die Bewegungsunschärfe durch sich nähernde oder nahe Objekte erheblich, indem die Geschwindigkeit gemessen und die Belichtungszeit entsprechend angepasst wird. Hält ein Sicherheitsmitarbeiter das Video an, ist der sichtbare Bildausschnitt immer noch ausreichend scharf und detailliert, um die Situation beurteilen, eine Person oder ein Fahrzeug identifizieren, Maßnahmen auslösen oder ein Objekt verfolgen zu können.

Nicht jeder Lightfinder ist gleich

Natürlich ist es wichtig, den richtigen Kameratyp für das jeweilige Gelände auszuwählen, da jede Kamera für unterschiedliche Aufgaben optimiert ist. Obwohl die meisten Kameras mit Lightfinder ausgestattet sind, bedeutet dies nicht, dass alle die gleiche Lichtempfindlichkeit haben – sie profitieren unterschiedlich von dieser Funktion. Beispielsweise sind PTZ-Kameras mit großem Zoombereich ideal, um schnell den Blick von einer nahe gelegenen Tür zu einer Hunderte von Metern entfernten Einrichtung zu wechseln, jedoch verfügen sie über eine geringere Lichtempfindlichkeit. Unbewegliche Netzwerk-Kameras hingegen enthalten meist Bildsensoren mit größeren Pixeln, so dass Kontraste besser direkt erkennbar sind.

Vergleich mit anderen Low-Light-Technologien

Lightfinder ist natürlich nicht die einzige Technologie, die Bilder bei schlechtem Licht oder bei Dunkelheit erfassen kann. Aber im Gegensatz zu anderen Technologien wie Infrarot- oder Wärmebildkameras kann sie reale Farben erfassen. Infrarot- und Wärmebildkameras sind zwar in bestimmten Bereichen eingesetzt absolut sinnvoll, aber sie liefern keine Farbbilder, was eine Identifizierung erschweren kann. Wärmebildkameras erfassen außerdem keine Details, die eine zuverlässige Identifizierung ermöglichen. Infrarotkameras hingegen benötigen LEDs, um bei Nacht scharfe Bilder zu liefern. Deshalb kann ein kombiniertes System mit der Technologie von Lightfinder 2.0 und Wärmebildkameras für bestimmte Anwendungen eine hervorragende Wahl sein. Wärmebildkameras liefern Bilder, mit denen die Analyse zuverlässig Bewegung erkennen kann. Lightfinder liefert die Farbinformationen und die Möglichkeit, verdächtige Aktivitäten zu erkennen und zu untersuchen.

Die Technologie für schlechte Lichtbedingungen steht erst am Anfang

Lightfinder 2.0 hat nicht nur aus den Erfahrungen der ersten Generation gelernt. Die fortschrittlichen Technologien ermöglichen jetzt Bilder mit noch mehr Detailschärfe und helfen Privatpersonen und Unternehmen zuverlässig, sich zu schützen. Es ist aber erst der Anfang, „alte“ Technologien mit der Entwicklung von Hard- und Software auf die nächste Stufe zu bringen.

Mehr über die zusätzlichen Funktionen und Anwendungen von Lightfinder 2.0 erfahren:
Lightfinder 2.0
Axis Communications, Andreas Reimann, PR and Social Media Specialist
For further information, please contact: Andreas Reimann, PR and Social Media Specialist, Axis Communications
Phone: +49 89 35 88 17 221
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