So wählen Sie eine Embedded-Kamera für einen Selbstbedienungskiosk aus
Eine Embedded-Kamera für einen Selbstbedienungskiosk muss eine zuverlässige Bilderfassung ermöglichen und gleichzeitig in ein kompaktes, unbeaufsichtigtes Gerät passen. Bei der Auswahl der richtigen Kamera geht es um mehr als den Vergleich von Auflösung und Bildrate. OEM-Teams müssen außerdem die Bildverarbeitungsaufgabe, das Sichtfeld, den Arbeitsabstand, die Beleuchtung, Bewegungen, die Schnittstelle, die Prozessorplattform und die mechanischen Einschränkungen definieren.
Selbstbedienungskassen, interaktive Geldautomaten, Bestellterminals und andere Selbstbedienungssysteme können Kameras für die Produkterfassung, Fernunterstützung, Personenzählung, Regalüberwachung oder die lokale Computer-Vision-Verarbeitung einsetzen.
Dieser Leitfaden erklärt, wie sich diese Anforderungen in eine geeignete Kamera- und Embedded-Verarbeitungskonfiguration übertragen lassen.
Was ist eine Embedded-Kamera für einen Selbstbedienungskiosk?
Ein eingebettetes Kiosk-Kameramodul ist ein kompaktes Kameramodul, das im Kiosk installiert und mit dessen Verarbeitungsplattform verbunden ist.
Im Gegensatz zu einer externen Webcam ist sie Bestandteil der gesamten Gerätearchitektur. Sensor, Objektiv, Schnittstelle, Software, Prozessor und Montage müssen daher gemeinsam bewertet werden.
Typische Anwendungen sind:
| Kioskanwendung | Zentrale Bildanforderung |
|---|---|
| Überwachung von Selbstbedienungskassen | Großflächige Szenenabdeckung und Bewegungsverarbeitung |
| Erfassung von Produkten oder Barcodes | Nahfokus, Detailerfassung und kontrollierte Beleuchtung |
| Interaktiver Bankschalterautomat | Stabile Farbwiedergabe und zuverlässiges Streaming |
| Bestellkiosk | Kompakte Integration und passende Bildausschnitte für Benutzer |
| Personenzählung | Definierter Erfassungsbereich und datenschutzbewusste Verarbeitung |
| Regalüberwachung | Auflösung, Schärfentiefe und gleichmäßige Beleuchtung |
| Paketstation | Kompakte Montage und Leistung bei schlechten Lichtverhältnissen |
Wie sollten die Anforderungen an Kiosk-Kameras definiert werden?
Die Anforderungen an eine Kioskkamera sollten anhand des gewünschten Bildergebnisses festgelegt werden, bevor einzelne Kameramodelle verglichen werden.
Dokumentieren Sie:
- Das kleinste Merkmal, das sichtbar sein muss
- Den vollständigen Beobachtungsbereich
- Den minimalen und maximalen Arbeitsabstand
- Die erwartete Bewegung von Produkten oder Benutzern
- Anforderungen an Farbe, Monochrom oder NIR
- Die verfügbare und vorhandene Umgebungsbeleuchtung
- Die erforderliche Reaktionszeit
- Die Anzahl der Kameras
- Prozessor und Betriebssystem
- Den Abstand zwischen Kamera und Prozessor
- Den verfügbaren Installationsraum
- Anforderungen an den Dauerbetrieb
Diese Faktoren bestimmen Sensor, Auflösung, Verschlusstyp, Objektiv, Schnittstelle und Verarbeitungsarchitektur.
Sichtfeld und Arbeitsabstand
Das Sichtfeld hängt von der Sensorgröße, der Brennweite des Objektivs und dem Abstand zwischen Kamera und Motiv ab.
Eine Kamera zur Produktaufnahme kann im Nahbereich ein enges Sichtfeld erfordern. Eine von oben montierte Kassenkamera muss möglicherweise eine komplette Theke oder einen Einpackbereich abdecken. Kameraposition und Szenenabdeckung sollten daher festgelegt werden, bevor das endgültige Objektiv ausgewählt wird.
Weitwinkelobjektive können die Abdeckung vergrößern, jedoch an den Rändern Verzerrungen verursachen. Dies ist relevant, wenn die Software auf Position, Form oder Größe von Objekten angewiesen ist.
Planung der Auflösung
Die Auflösung sollte anhand des kleinsten relevanten Merkmals innerhalb des Sichtfelds berechnet werden.
Eine nützliche vorläufige Methode lautet: Erforderliche horizontale Pixel = Szenenbreite ÷ Breite des kleinsten Merkmals × erforderliche Pixel pro Merkmal
Die erforderliche Pixelanzahl pro Merkmal hängt von der Erkennungsmethode ab und muss durch Tests bestätigt werden. Eine übermäßig hohe Auflösung kann Bandbreite, Speicherbedarf, Verarbeitungslast und Wärmeentwicklung erhöhen, ohne die Anwendung zu verbessern.
Welche Bildqualitätsmerkmale sind bei einer Kioskkamera wichtig?
Die wichtigsten Merkmale der Bildqualität sind Dynamikumfang, Leistung bei schlechten Lichtverhältnissen, Fokus, Verschlusstyp und eine stabile Bildverarbeitung.
Variable Beleuchtung und HDR
Kioske können in derselben Szene auf helle Displays, Tageslicht, dunkle Gehäuse, reflektierende Verpackungen und Schatten treffen.
Bewerten Sie:
- Empfindlichkeit des Sensors
- Dynamikumfang
- Verhalten von Belichtung und Verstärkung
- Flimmern der LED-Beleuchtung
- Reflexionen von Bildschirmen und Schutzfenstern
- Verfügbarkeit einer kontrollierten Beleuchtung
Wenn HDR erforderlich ist, stellen Sie sicher, dass Kamera, Sensorbetriebsmodus, Treiber und Prozessorpipeline die gewünschte Konfiguration unterstützen. Eine kontrollierte Beleuchtung oder eine andere Kameraposition kann gleichmäßigere Ergebnisse liefern als HDR allein.
Fester Fokus oder Autofokus
Objektive mit festem Fokus eignen sich, wenn der Arbeitsabstand vorhersehbar ist. Sie ermöglichen ein kompaktes und mechanisch stabiles Design.
Autofokus kann relevant sein, wenn Benutzer oder Objekte in deutlich unterschiedlichen Entfernungen erscheinen. Er kann jedoch zusätzliche softwareseitige, zeitliche und mechanische Anforderungen mit sich bringen. Prüfen Sie die Unterstützung, bevor Sie sich für eine Autofokus-Architektur entscheiden.
Global Shutter oder Rolling Shutter
Ein Rolling-Shutter-Sensor kann für statische Szenen oder moderate Bewegungen geeignet sein. Ein Global-Shutter-Sensor erfasst das gesamte Bild zu einem einzigen Zeitpunkt und kann für sich schnell bewegende Hände, Produkte oder Einkaufswagen vorzuziehen sein.
Die Entscheidung hängt von der Geschwindigkeit des Motivs, der Belichtungszeit, der Beleuchtung und der erforderlichen Positionsgenauigkeit ab.
MIPI CSI-2 oder USB für eine Selbstbedienungskamera?
MIPI CSI-2 eignet sich im Allgemeinen für eng integrierte Embedded-Designs, während USB für Kioske geeignet sein kann, die auf einem Embedded-PC oder einer peripheriebasierten Architektur aufbauen.
| Auswahlkriterium | MIPI CSI-2 | USB |
|---|---|---|
| Architektur | Direkte Verbindung mit dem Embedded-Prozessor | Verbindung mit einem Host-Peripheriegerät |
| Kameraplatzierung | Kamera und Prozessor befinden sich meist nahe beieinander | Flexiblere Platzierung innerhalb der Schnittstellengrenzen |
| Hardwaredesign | Kompakte Integration auf Platinenebene | Erfordert eine USB-Schnittstelle und Platz für den Anschluss |
| Software | Validierung von Plattform, BSP und Treiber | Validierung von Host-Betriebssystem, Treiber und Bandbreite |
| Geeignet, wenn | Entwicklung eines integrierten OEM-Geräts | Verwendung eines Embedded-PCs oder Box-Computers |
MIPI CSI-2-Kameras sind eine praktische Wahl, wenn sich die Kamera in der Nähe des Prozessors befindet und eine kompakte Bildübertragung mit geringer Latenz erforderlich ist.
USB kann geeigneter sein, wenn der Kiosk einen Hostcomputer verwendet und die Kamera als standardisiertes Peripheriegerät funktionieren muss.
Empfohlene Embedded-Kamera: 36S MIPI CSI-2-Serie
Die 36S MIPI CSI-2-Serie ist die empfohlene Embedded-Kamerafamilie von The Imaging Source für Anwendungen im Einzelhandel und im Bankwesen.
Das Portfolio umfasst:
- Modelle mit Global Shutter und Rolling Shutter
- Farb- und monochrome Optionen
- Auflösungen von 0,4 MP bis 19,7 MP
- Bildraten von 30 FPS bis 120 FPS
- 22-polige MIPI CSI-2-Konnektivität
- Trigger-Unterstützung bei ausgewählten Modellen
- Kompatibilitätsoptionen für NVIDIA® Jetson Orin™, NXP i.MX 8M Plus und Raspberry Pi 5
Die einzelnen Modelle unterscheiden sich, daher sollte die Auswahl auf der Bildgebungsanforderung basieren.
| Anforderung | Zu bewertendes Kameramerkmal |
|---|---|
| Sich schnell bewegende Produkte | Global-Shutter-Modell |
| Großes Sichtfeld mit feinen Details | Auf das Sichtfeld abgestimmte Auflösung |
| Kundengerichtete Videoaufzeichnung | Farbmodell und stabile Bildverarbeitungskette |
| Geringe Prozessorlast | Moderate Auflösung und Bildrate |
| NIR-Bildgebung | Monochromes Modell mit bestätigter spektraler Empfindlichkeit |
| Ereignisgesteuerte Aufnahme | Modell mit bestätigter Trigger-Unterstützung |
Welche Verarbeitungsplattform sollte ein Kiosk verwenden?
Die Verarbeitungsplattform sollte auf die Anzahl der Kameras, die erforderliche Bildverarbeitung, das Betriebssystem, das Leistungsbudget und das Wärmedesign abgestimmt sein.
The Imaging Source bietet Integrationsmöglichkeiten für:
Wie sollte die Kamera mechanisch integriert werden?
Die Kamera sollte so montiert werden, dass ihre Position, Fokussierung und der optische Pfad während des gesamten Betriebs und der Wartung stabil bleiben.
Prüfen Sie:
- Ungehinderte Szenenabdeckung
- Reflexionen an Display und Gehäuse
- Variationen bei Benutzerhöhe und Objektposition
- Stabilität der Objektiv- und Kamerabefestigung
- Zugentlastung der Kabel
- Transmission des Schutzfensters
- Innentemperatur
- Zugang für Reinigung und Wartung
Die Prüfung sollte mit dem endgültigen oder einem repräsentativen Gehäuse erfolgen. Dekorative Abdeckungen und Schutzfenster können die Schärfe verringern, die Farbwiedergabe verändern oder Reflexionen erzeugen.
Wie sollte eine Kamera für einen unbeaufsichtigten Kiosk validiert werden?
Eine unbeaufsichtigte Kioskkamera sollte auf Bildqualität, Startverhalten, Wiederherstellung und Langzeitbetrieb getestet werden.
Einbeziehen:
- Helle, dunkle und Szenen mit Gegenlicht
- Minimale und maximale Arbeitsabstände
- Statische und bewegte Objekte
- Maximale Prozessorlast
- Kaltstart und Softwareneustart
- Wiederverbinden der Kamera nach einer Unterbrechung
- Dauerhafte thermische Tests
- Endgültige Kabel und Gehäuse
- Gleichzeitiger Betrieb aller Kameras
- Reinigungs- und Wartungszyklen
Bei eingesetzten Kioskflotten sollten Sie die Meldung des Kamerastatus, die Fehlerprotokollierung, die automatisierte Reinitialisierung und die Ferndiagnose berücksichtigen.
Anwendungen zur Personenzählung, Augenverfolgung oder Identifizierung sollten außerdem Datenminimierung, lokale Verarbeitung, Aufbewahrungsfristen, Benutzerbenachrichtigung und geltende Datenschutzanforderungen berücksichtigen.
Häufig gestellte Fragen
Besprechen Sie Ihr Self-Service-Kiosk-Kameraprojekt
Die Auswahl einer Embedded-Kamera für einen Selbstbedienungskiosk erfordert die Abstimmung zwischen Bildverarbeitungsaufgabe, Optik, Schnittstelle, Prozessor, Software und Gehäuse.
Teilen Sie The Imaging Source Ihr Sichtfeld, Ihren Arbeitsabstand, die Beleuchtung, die Bewegung, Ihre Prozessorplattform, die Anzahl der Kameras und Ihre Produktionsanforderungen mit.