Bildverarbeitung Prüfsystem liest Blindenschrift mit USB-Kamera

Mehr als 150.000 Menschen in Deutschland können diesen Text nicht lesen, weil sie blind sind. Jeder fünfte liest jedoch mit den Fingerspitzen Blindenschrift. Diese Fähigkeit kann lebenswichtig sein, wenn es um Verpackungen von Medikamenten geht. Ein innovatives System aus Bayern prüft, ob die Punktschrift auf Arzneimitteln gut tastbar ist. Dabei helfen eine USB-Kamera von IDS und leistungsfähige Bildverarbeitung.

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Die Brailleschrift ist die am weitesten verbreitete Schrift für Blinde. Mit Kombinationen aus bis zu sechs Punkten kann jeder Buchstabe ertastet werden, außerdem viele Zeichen und sogar Musiknoten. Seit 2001 müssen per EU-Richtlinie auf jeder Verpackung von Medikamenten die wichtigsten Angaben in Brailleschrift zu lesen sein. Eine Richtlinie für die Verpackungsindustrie fordert die Nennung von mindestens Name und Dosierung des Medikaments. Dieser Forderung nachzukommen ist gar nicht so einfach. Bereits kleine Fehler in der Herstellung der Schachteln könnten schwer wiegende Auswirkungen haben – etwa, wenn nicht tastbare Punkte zu missverständlichen Dosierungsangaben führen würden.

Um solche Fehler zu vermeiden, muss der Hersteller der Verpackung eine gründliche Qualitätsprüfung durchführen. Aber wie können die in den Karton eingeprägten Schriftzeichen sicher geprüft werden? Für ungeübte Fingerspitzen sind die zwischen 0,1 und 0,2 mm hohen Punkte nicht voneinander unterscheidbar. Und rein visuell lässt sich nicht beurteilen, ob vorhandene Punkte tatsächlich ertastet werden können.

Bisher kamen daher häufig mechanische Prüfsysteme zum Einsatz. Feine Mikrometerschrauben maßen die Höhe einzelner Braillepunkte als Maß für die Tastbarkeit. Dieses taktile Verfahren ist nicht nur aufwändig und langsam. Durch die mechanische Einwirkung konnte es vorkommen, dass der Brailledruck beschädigt wurde. Alternativ wurden manuelle Prüfungen mit einem Prüffilm durchgeführt oder selbst blinde Mitarbeiter eingesetzt. Zusätzlicher Nachteil dieser Methoden ist die unzureichende Dokumentation der Prüfergebnisse.

Prüfsystem DotScan erkennt Braillepunkte treffsicher

in-situ aus München bietet hierzu das Prüfsystem DotScan an, mit dem Braillepunkte treffsicher erkannt und deren Tastbarkeit bestimmt werden kann. Damit erfolgt die Prüfung dank moderner Bildverarbeitung berührungslos über eine Industriekamera der USB uEye Serie von IDS. Die monochrome CMOS-Kamera nimmt selbst nur 2D-Bilder auf. Die Höheninformation errechnet ein Algorithmus, der sich „Shape from Shading“ nennt (etwa: die Form aus der Schattierung bestimmen). Bei diesem Verfahren spielt die Beleuchtung eine wesentliche Rolle: Für genaue Ergebnisse sind telezentrische Lichtquellen erforderlich, die aus vier Richtungen die Schachtel mit den Braillepunkten von schräg oben beleuchten. Telezentrisches Licht gewährleistet dabei, dass der Verlauf der Schattierung auch tatsächlich die Punktform abbildet.

Blaues Licht spiegelt weniger stark

Für das DotScan-System hat der Systemintegrator eigene Leuchten entwickelt, die sich durch ein großes Leuchtfeld von 150 × 75 mm² auszeichnen. Hochleistungs-LEDs erzeugen über einen schmalbandigen Filter blaues Licht. „Dieses hat den Vorteil, dass das Licht durch die kurze Wellenlänge weniger stark gespiegelt wird, was günstiger für die Bewertung der Braille-Punkte ist“, erklärt Geschäftsführer Rainer Obergrußberger.

Nach dem Stanzen wird der bereits geklebte, flach gefaltete Karton über eine Schublade im Gerät positioniert. Die kompakte USB-Kamera schaut von oben auf den flachen Karton. Mit 1,3 Megapixel Auflösung bietet das Modell UI-1540SE-M ein optimales Verhältnis aus Genauigkeit und Datenmenge.

25 Bilder/s bei voller Auflösung

Bei voller Auflösung nimmt die uEye 25 Bilder/s auf, wodurch eine schnelle Prüfung ermöglicht wird. Die abzubildende Szene weist allerdings einen sehr hohen Dynamikumfang auf: die Schattierungen müssen gut erkennbar sein, die reflektierenden Stellen dürfen nicht überbelichtet sein. Erschwerend kommt hinzu, dass die Brailleschrift teilweise auf schwarzem Hintergrund geprägt ist – für die Bildaufnahme eine große Herausforderung. Aus diesem Grund nimmt die Kamera mehrere Aufnahmen hintereinander mit unterschiedlichen Belichtungszeiten auf. Aus der Bildüberlagerung ergibt sich der benötigte Dynamikumfang.

Wegen des schnellen Wechsels der Belichtungszeit zwischen den Aufnahmen wählten die Programmierer bei in-situ den softwaregetriggerten Aufnahmemodus. Für die Einbindung der Kamera wurde die herstellereigene Programmierschnittstelle uEye API verwendet. „Die API ist leicht zu integrieren und gut dokumentiert. Außerdem gibt es viele Programmierbeispiele, die beim Einstieg helfen“, begründet die Technische Leiterin Sandra Söll diese Wahl. Seit über vier Jahren setzt der süddeutsche Systemintegrator Kameras von IDS ein. Sie schätzen dabei die gute Zusammenarbeit mit dem Hersteller.

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