bildpipeline

Eine Bildpipeline ist der sequenzielle oder pipelined Ablauf von Verarbeitungsschritten, der Rohbilddaten von einem Sensor durch mehrere Stufen führt, um ein nutzbares digitales Bild oder Video zu erzeugen. Der Begriff wird häufig im Kontext von Digitalkameras, Smartphones, Bildverarbeitungssystemen und maschinellem Sehen verwendet.

Aufbau und typische Stufen: Typischerweise umfasst eine Bildpipeline den Datenfluss vom Rohdatenformat über Kalibration, Belichtungs- und Rauschkorrekturen, Weißabgleich, Demosaicing (bei Farbbildern von Bayer-Sensoren), Farbraum-Konvertierung, Gamma-Korrektur, Kontrastanpassung sowie Rauschunterdrückung und Schärfung. Anschließend erfolgen Kodierung oder Weiterverarbeitung für Display oder Speicherung. In vielen Systemen wird die Pipeline hardwareseitig als Image Signal Processor (ISP) in einem System-on-Chip implementiert und durch Software-Module ergänzt.

Varianten und Anwendungsbereiche: Eine Kamera-Pipeline fokussiert auf die Rohdatenverarbeitung und Farbwiedergabe, während eine Display- oder Post-Processing-Pipeline auf Enddarstellung abzielt. In der Industrie bezieht sich der Begriff auch auf Bildverarbeitungspipelines in Robotik und Maschinellem Sehen, bei denen Vorverarbeitung, Merkmalsextraktion und ggf. Klassifikation in Stufen organisiert sind.

Eigenschaften und Anforderungen: Wichtige Kriterien sind Latenz, Durchsatz, Speicherbedarf, Bildqualität, Farbnachbildung und Konsistenz über verschiedene Aufnahmeeinstellungen. Architekturen nutzen oft Parallelisierung, Streaming-Ansätze und Hardwarebeschleunigung (GPU, FPGA, SIMD) zur Erzielung von Echtzeit-Leistung und effiziente Ressourcennutzung.

Beispiele: In Smartphones und Digitalkameras bezeichnet die Bildpipeline die Abfolge der ISP-Operationen; in der industriellen Bildverarbeitung dient sie der Vorverarbeitung für Computer-Vision-Aufgaben.