Das Verfahren Shape from Shading (SfS) beurteilt die Streueigenschaften eines Objekts bei Beleuchtung von verschiedenen Richtungen. Licht fällt auf eine Oberfläche und wird dort gestreut, je nach Winkel des Oberflächenelements zur Lichtquelle und zur Kamera wird eine bestimmte Intensität an Licht vom Ojektiv aufgenommen. Die Kamera zeichnet diesen Helligkeitsverlauf auf. Aufgrund der Abhängigkeit der Intensität vom Winkel der Oberfläche lässt sich daraus das Oberflächenprofil rekonstruieren.

Speziell bei sonst schwer zu beurteilenden Materialien wie Metall, Guss, Gummi etc. erreicht man mittels SfS stabile und robuste Resultate. Durch den Einsatz einer einzelnen Kamera lässt sich SfS ebenfalls einfach und robust implementieren.

Im Bild oben sehen Sie identische Bauteile mit verschiedener Färbung (Textur) und teils mitzusätzlichem Aufdruck dargestellt. Durch die rauhe Oberfäche und die verschiedenen Schattierungenist ein Auslesen der Klarschrift oder eine Kontrolle nach Kratzern im Originalbild prozesssicher nichtmöglich. Im synthetischen Bild unten als Resultat der SfS-Analyse ist eine weitere Auswertung robustund reproduzierbar möglich.

Zur weiteren Anschauung zeigt diese Bildsequenz einen Werkzeugschlüssel mit einer erhabenen Beschriftung. Links das nur schwer zu lesende Originalbild. In der Mitte das durch SfS erzeugte Bild. Rechts die daraus extrahierte Schrift durch ein OCR-Verfahren.

Dunkler Kunststoff oder Gummi, vor allem in Verbindung mit Metall stellt ebenfalls ein oft nicht lösbares Problem für die Bildverarbeitung dar. Auch hier liefert die SfS-Analyse ein klares Profil aufgrund der Struktur. Links die Aufnahme eines dunklen Kunststoffs, rechts die Bilder nach der SFS-Auswertung.

Oftmals wird SfS auch bei der Defekterkennung von Oberflächen eingesetzt. Lunker, Einschlüsse, rohe/nicht bearbeitete Flächen, Kratzer, Dellen und Stauchungen lassen sich mit der SfS-Analyse robust und schnell auswerten. Links die Aufnahme einer Metalloberfläche mit Bohrung, rechts die Oberflächenstruktur.