Last updated: 8 August 2025

Farbkameras vs. Monochromkameras

Die industrielle Bildverarbeitung hat in vielen industriellen Anwendungen wie Automatisierung, Qualitätskontrolle usw. eine entscheidende Rolle eingenommen. Sie ermöglicht Effizienz, Produktivität und Präzision. Bei der Auswahl einer Industriekamera ist es sehr wichtig, den richtigen Kameratyp für Ihre spezifische Anwendung auszuwählen. Die Wahl zwischen Farb- oder Monochromkameras wirkt sich direkt auf die Effizienz und Genauigkeit Ihrer Anwendung aus. In diesem Artikel werden wir näher darauf eingehen, warum dies so enscheidend ist.

Industriekameras verstehen

Wie maschinelles Sehen Licht erfasst und wie sich die Bildverarbeitung hauptsächlich von Farb- oder Monochromsensoren unterscheidet.

Monochromsensoren erfassen die Lichtintensität ohne Farbinformationen; jedes Pixel erfasst den gesamten Bereich der Lichtintensität, weshalb Monochromsensoren dreimal empfindlicher sind und schärfere Details liefern. Monochromsensoren verfügen nicht über ein CFA (Color Filter Array), sodass das gesamte Licht für die Bildgebung genutzt wird.

Farbsensoren verwenden ein CFA, ein Bayer-Filterarray, um das Licht in Rot, Grün und Blau (RGB) zu trennen. Jedes dieser Pixel erfasst nur eine Farbe, und die fehlenden Farben werden durch Demosaicing oder Interpolation geschätzt. In einem Farbsensor ist die endgültige „Farbe” eines Pixels eine Schätzung, die auf den Daten der benachbarten Pixel basiert. Dies unterstreicht, warum monochrome Sensoren eine höhere effektive Auflösung und Schärfe haben. Einige Farbsensoren können Farben genauer erfassen, indem sie 3-Chip-RGB-Sensoren oder prismenbasierte Systeme verwenden. Diese Systeme verwenden keinen Bayer-Filter, sondern teilen das einfallende Licht mit einem Prisma auf und leiten die roten, grünen und blauen Komponenten zu drei separaten, speziellen Monochromsensoren weiter. Diese Methode macht ein Demosaicing überflüssig und bietet eine viel höhere Farbgenauigkeit und Auflösung als eine Kamera mit einem einzigen Sensor und einem Bayer-Filter.

Farbkameras

So funktionieren sie

Der Bildsensor erzeugt aus Licht elektrische Signale. Er besteht aus einer Vielzahl von Fotodioden, die die Lichtintensität messen.
Der beliebteste CFA-Typ ist ein Bayer-Filter, der die Sensor-Pixel mit roten, grünen und blauen Filtern abdeckt.
Der Demosaicing-Algorithmus erzeugt ein Vollfarbbild, indem er fehlende Farbinformationen demosaiziert.
Bildprozessoren verbessern die Bildqualität, indem sie die Farbbalance korrigieren und relevante Daten für Bildverarbeitungsaufgaben extrahieren.

Vorteile

Unverzichtbar für Anwendungen, die eine Farbdifferenzierung erfordern, wie z. B. die Sortierung von Objekten nach Farbe, Lösungen für die Sortierung von Lebensmitteln und Obst oder die Inspektion von Autolacken.
Erforderlich für Anwendungen, bei denen es auf Farbgenauigkeit ankommt.

Nachteile

Geringere Empfindlichkeit im Vergleich zu Monochrom-Sensoren, da Bayer-Filter einen Teil des einfallenden Lichts blockieren.
Reduzierte Auflösung aufgrund von Interpolation oder Demosaicing.
Zusätzliche Verarbeitung für die Farbrekonstruktion erforderlich.
Langsameres Bildverarbeitung aufgrund zusätzlicher Farbdaten.

Monochrome Kameras

So funktionieren sie

Einfallendes Licht wird vom Bildsensor in ein elektrisches Signal umgewandelt. Die Lichtintensität jedes Pixels wird von einer Reihe von Fotodioden gemessen.
Da kein Farbfilterarray erforderlich ist, empfängt jedes Pixel das gesamte verfügbare Licht.
Durch die Fokussierung des Lichts auf den Sensor werden scharfe Bilder aufgenommen.
Bildprozessoren verbessern die Schärfe und den Kontrast und extrahieren gleichzeitig relevante Informationen für die Analyse.

Vorteile

Höhere Lichtempfindlichkeit und bessere Leistung bei schlechten Lichtverhältnissen.
Schärfere Bilder und höherer Kontrast, ideal für Fehlerprüfungen oder Kantenerkennung.
Verfügt über eine breitere Wellenlängenempfindlichkeit und kann daher für IR- und UV-Anwendungen verwendet werden.

Nachteile

Kann keine umfassenden Farbinformationen erfassen, was die Anwendungsmöglichkeiten einschränkt, bei denen eine Farbdifferenzierung erforderlich ist.

Vergleich zwischen Monochrom- und Farbkameras

Funktion	Farbkamera	Monochromkamera
Empfindlichkeit	Gering aufgrund von Farbfiltern	Hoch, da kein Filter vorhanden ist
Auflösung	Gering aufgrund von Interpolation	Hoch, direkte Pixeldaten
Verarbeitungslast	Hoch aufgrund der Farbverarbeitung	Geringer
Anwendungsbereich	Farbbasierte Anwendungen wie Sortieren oder Etikettieren	Kantenerkennung, Texturanalyse und Bildgebung bei schlechten Lichtverhältnissen

Die richtige Kamera für Ihre Anwendung

Wann sollte man sich für Farbe entscheiden: Farbkameras sind ideal, wenn es darum geht, Objekte anhand ihrer Farbe zu unterscheiden, z. B. bei der Unterscheidung von Früchten, Tabletten, Textilien usw. Sie eignen sich auch zur Überprüfung der korrekten Kennzeichnung, der Farbkonsistenz von Produkten oder zur Erkennung von Verfärbungen. Sie werden vor allem für Anwendungen eingesetzt, die eine Farberkennung erfordern.
Wann sollte man sich für Monochrom entscheiden: Monochromkameras sind ideal für schlechte Lichtverhältnisse, die Graustufenbilder bieten eine hervorragende Kantenerkennung und Fehleridentifizierung. Darüber hinaus ist die Verarbeitung schneller, da weniger Rechenleistung erforderlich ist. Monochromsensoren bieten eine höhere effektive Auflösung, da jedes Pixel für die Intensitätserfassung verwendet wird.

Fazit: Monochrome vs. Farbkameras

Wenn keine Farbinformationen erforderlich sind, sind Monochromkameras die bessere Wahl, da sie klarere Details, eine schnellere Verarbeitung und eine verbesserte Leistung unter schwierigen Lichtverhältnissen bieten. Farbkameras sind zwar für Aufgaben erforderlich, bei denen es um die Farberkennung oder -unterscheidung geht, jedoch gehen sie mit Kompromissen hinsichtlich Empfindlichkeit und Bildschärfe einher.

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