Framegrabber lassen sich das Wasser nicht ganz abgraben

Keine Frage: Digitale Industriekameras, zum Teil mit eingebauter Intelligenz, graben den Framegrabbern immer stärker das Wasser ab. Kein Wunder: Sie sind handlich, klein und preisgünstig. Viele handelsübliche PCs unterstützen meist schon eine oder mehrere Standardschnittstellen, an die sich die Kameras anschließen lassen. Außerdem haben viele Anwendungen in der Medizintechnik nur moderate Anforderungen an die Bildverarbeitung – genauer gesagt an die Auflösungen, Bildraten oder die Anzahl der angeschlossenen Kameras.

„Bis vor einigen Jahren gab es ausschließlich Framegrabber. Sie werden heute aber immer mehr ersetzt durch Kameras mit Firewire- und USB-Anschlüssen – vor allem wenn sie am Laptop betrieben werden sollen“, bestätigt Reinhard Borst, zuständig für Neue Technologien bei der Eltec Elektronik AG, Mainz. Insbesondere im Praxisalltag sind solche Systeme beliebt, etwa um Patienten anstehende Behandlungen zu erklären. „In Anwendungen zu Dokumentations- und Visualisierungszwecken kommt der Framegrabber immer weniger zum Einsatz“, stellt auch Meinrad Simnacher fest, Geschäftsführer der Konstanzer Leutron Vision GmbH.

„Die Anforderungen steigen aber sofort, wenn etwa Darstellungen für die Chirurgie benötigt werden, da hier hohe Bildwiederholfrequenzen bei minimalen Latenzen vorausgesetzt werden. Zusätzlich werden für Dokumentationszwecke oder die Verteilung von Bilddaten über Netzwerke hochqualitative Kompressionsverfahren benötigt“, stellt Michael Noffz klar, Marketingleiter der Silicon Software GmbH in Mannheim. Die höchsten Anforderungen seien dort gefordert, wo Bilder analysiert werden müssen. Die Aufgaben reichen laut Noffz vom Zählen von Zellen in der medizinischen Analytik über optische 3D-Vermessungsaufgaben in der Prothetik bis zur chirurgischen Assistenz in der Ophtalmologie, also bei der Laserbehandlung im Bereich der Horn- oder Netzhaut. Dort müssen Augenbewegungen unter Echtzeitbedingungen ausgeglichen werden.

Wo immer solche latenzarmen und hoch aufgelösten Bilder gefragt sind, kommt man am Framegrabber nicht vorbei, lautet unisono die Meinung der Experten. „Vor allem auch dann, wenn hoch aufgelöste Bilder über längere Strecken bis zu 300 m über standardmäßig verfügbare koaxiale Leitungen übertragen werden müssen, ist der HD-SDI Framegrabber im Vorteil“, sagt Horst Mattfeldt, Produktmanager bei der Matrix Vision GmbH, Oppenweiler. Der Framegrabber bietet laut Simnacher eine stabile und systemunabhängige Bildaufnahme und -übertragung – „anders als bei Schnittstellen wie Firewire oder USB, bei denen sich das Verhalten bezüglich Initialisierung oder Bildübertragung abhängig vom Betriebssystem oder anderen Rechnerkomponenten verändern kann“.

Wurde der Framegrabber in der Vergangenheit als reine Bildeinzugskarte verwendet, kommt er heute als Bildvorverarbeitungskomponente zum Einsatz. Viele Verarbeitungsaufgaben, insbesondere die Bildverbesserung, werden auf das Bindeglied zwischen Kamera und Computer ausgelagert. „Gerade dort liegt künftig das große Potenzial der elektronischen Schaltung“, ist Noffz überzeugt. „Denn sie berechnen ihre Aufgaben auf den On-Board-Prozessoren. Dies garantiert neben der Echtzeitfähigkeit gleichzeitig eine Entlastung des Computers von zusätzlichen Berechnungen.“ Er ist daher überzeugt, dass Framegrabber in Zukunft in der Medizintechnik andere Aufgaben übernehmen werden als die bisherigen: „Die Möglichkeiten der hochparallelen Bearbeitung von Daten ermöglichen erst die Weiterentwicklung und den Einsatz von schnelleren oder höher aufgelösten Sensoren.“

Bei solchen Sensoren sind laut Eltec-Manager Borst die Bandbreiten oft so hoch, dass der direkte Datentransfer vom Framegrabber über den Bus in den PC-Speicher besser läuft: „Vor allem bei USB besteht die Gefahr, dass andere USB-Geräte der Kamera die Bandbreite streitig machen.“ Auch Leutron-Manager Simnacher sieht hier die digitalen Schnittstellen im Nachteil. Die heutigen Framegrabber mit Cameralink-Schnittstelle zu digitalen Kameras ermöglichten eine deutlich höhere Datenrate: Bis zu 610 Mbyte/s. Zum Vergleich: Über die Gigabit-Ethernet-Schnittstelle digitaler Kameras gehen gerade einmal 125 Mbyte/s, USB und Firewire liegen weit darunter.

So wird Gigabit Ethernet denn auch die größten Chancen eingeräumt, Framegrabber im Low-Tech-Bereich zu ersetzen. Wie weit die Entwicklung gehen wird, kann aber niemand sagen. Borst: „Wenn alle Voraussetzungen erfüllt sind, können Gigabit-Ethernet-Netzwerke in Zukunft sicher die Rolle des internen Bus vollständig übernehmen. Doch diese Fragen entscheidet letztlich der Consumermarkt. Alle anderen Märkte – auch die Medizin – sind hier nur Trittbrettfahrer.“

Sabine Koll Journalistin in Böblingen

Die Bildaufnahme mit dem Framegrabber verläuft systemunabhängig