Optical Imaging and Photography

Mit der Digitalisierung der Fotografie in den letzten 25 Jahren sind digitale Bilder ein alltägliches Kommunikations- und Dokumentationsmedium geworden. Dies betrifft nicht nur unseren Alltag, sondern auch die Forschung. Bildaufnehmende Dokumentations- und Messtechnik spielt in allen Forschungsgebieten eine Rolle und ist in vielen unerlässlich.

Umso überraschender ist es, dass bisher kein Fachbuch dafür existierte. Zwar gibt es eine Reihe von Lehr­büchern über digitale Bildverarbeitung. Ebenso finden sich ausgezeichnete Monografien über bildgebende Optik wie das Buch „Imaging Optics“ von Braat und Törok (Cambridge University Press, 2019). Fachbücher, die optische Abbildung und Bildsensorik behandeln, tun dies im Zusammenhang mit der anschließenden Bildverarbeitung und -analyse und sind auf industrielle Anwendungen beschränkt wie das Buch „Automatische Sichtprüfung“ (2. Aufl., Springer, 2016) von Jürgen Beyerer et al. oder das von Hornberg herausgegebene „Handbook of Machine and Computer Vision“ (2. Aufl., Wiley-VCH, 2017). Somit füllte schon die erste Auflage des Buches von Teubner und Brückner (2019) eine wichtige Lücke. Dass nur fünf Jahre später eine überarbeitete und erweiterte Auflage vorliegt, ist dem rasanten Fortschritt vor allem der Bildsensortechnologie geschuldet.

Das Buch ist, ohne dass dies auf den ersten Blick erkennbar ist, in zwei Teile gegliedert. Die ersten beiden Kapitel geben eine Einführung in die optische Abbildung und Foto­grafie und beschreiben die grundlegenden Konzepte. Die restlichen Kapitel 3 bis 8 gehen ins Detail der einzelnen Komponenten eines bildaufnehmenden Systems in einer wohl ausgewogenen Mischung zwischen theoretischen Grundlagen und technischer Detaillierung der einzelnen Komponenten. Im letzten Kapitel wird abschließend anhand einiger weniger Beispiele ergänzt, wie sich bildaufnehmende Systeme in der nahen Zukunft weiter entwickeln könnten.

Insgesamt wird dem Leser ein gutes Verständnis vermittelt mit vielen praktischen Hinweisen für die Anwendung. Ein Highlight des Buches ist die vergleichende Darstellung von fotografischen Filmen und digitalen Bildsensoren. Allerdings könnte die Anordnung der einzelnen Kapitel besser sein. Die Optik ist Thema in den Kapiteln 3, 4 und 6, dazwischen ist ein Kapitel über Sensoren und Detektoren eingeschoben, das dann mit miniaturisierten Systemen in Kapitel 7 fortgesetzt wird. Das zwingt die Autoren zu teilweise unnötigen Wiederholungen und erschwert das Lesen.

Leider fehlen in dem Buch eine Reihe relevanter Themen. Die Autoren gehen nicht auf Bilddatenkompression und deren Auswirkung auf die Bilddatenqualität ein. Ebenso fehlt gänzlich eine Darstellung sowohl der Bilddatentransfer-Schnittstellen wie USB-Vision, MIPI oder GigE Vision als auch von Softwareschnittstellen wie GenIcam zwischen Kameras und Rechnern. Das Wissen darüber ist von großer praktischer Bedeutung für den rechnergesteuerten Einsatz solcher Systeme. Weiterhin gibt es keinen logischen Grund für eine Beschränkung auf den für Menschen sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums in dem Buch (mit Ausnahme der Diskussion von Bildverstärkerkameras). Standard-Silizium-Bildsensoren sind auch im nahen UV und IR empfindlich, und es gibt eine stürmische Entwicklung zu billigen Sensoren, die auch im kurzwelligen Infrarot bis mindestens 1,7 µm Wellenlänge empfindlich sind.

Trotz dieser kritischen Anmerkungen ist das Buch für jeden empfehlenswert, der wissen möchte, wie moderne optische Kamerasysteme funktionieren. Das Buch umfasst fast alles, was notwendig ist, um das richtige System auszuwählen und optimal einzusetzen.

Bernd Jähne, Seniorprofessor, IWR und IUP, U Heidelberg