Beeldspectroscopie: van multi- tot hyperspectrale camera
Beeldspectroscopie wordt mogelijk gemaakt door digitale camera’s te koppelen met een spectrograaf, een instrument dat het opgevangen licht in verschillende golflengtebanden opsplitst. Die opsplitsing kan gebeuren in 10 tot 1OO banden, in geval van een ‘multispectrale camera’ of in méér dan 100 banden, wanneer het een hyperspectrale camera betreft. Deze camera’s registreren dus het spectrum van een product, zijnde de intensiteit van de gereflecteerde golflengtebanden (zie artikel 16/04/2009). Voor toepassingen in de voedingsindustrie wordt vooral gebruik gemaakt van camera’s met een spectraal bereik in het VNIR-golflengtegebied (400-1000 nm) of het NIR-golflengtegebied (800-2500 nm).
In eerdere artikels werden verschillende toepassingen van spectrale camera’s ‘belicht’ voor kwaliteitsanalyses in de voedingsindustrie:
- Detectie van vreemde voorwerpen (01/07/2010, 08/11/2012, 09/02/2012)
- Detectie van oppervlaktedefecten (08/03/2012)
- Detectie van ‘verborgen’ of latente defecten onder productoppervlakken (16/04/2009)
- Bepaling van vleeskwaliteit (12/01/2012)
- Hygiënescreenings (09/02/2012)
- Kleur- en patroonherkenning (01/09/2011)
- Tellen van bacteriekolonies op agar platen (05/04/2012)
- Visualisering van productsamenstelling (01/09/2011)
Beeldspectroscopie aan videosnelheid dankzij micro-elektronica (r)evoluties
Imec (het Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum) slaagde er in om de klassieke spectrograaf, die verschillende optische elementen zoals lenzen, prisma’s en gratings bevat, te vervangen door een spectrale filter die met ‘200 nm wafer fab’ technologie wordt aangebracht op de optische laag van commerciële CMOS beeldsensoren. Deze laatsten zijn lichtgevoelige sensoren, die in vergelijking met de concurrerende CCD sensoren, een zeer laag stroomverbruik kennen. Bovendien kunnen veel bewerkingen die bij een CCD achteraf nodig zijn, in de CMOS-chips zelf worden uitgevoerd, zoals versterking, ruisdetectie en interpolatie.
Door de sterke integratie van de spectrale filter met de beeldsensor kunnen snelheden bereikt worden die nodig zijn voor industriële toepassingen, zoals optische sortering. Vorig jaar presenteerde imec een eerste demoversie die als line scanner camera functioneerde aan een snelheid van 2.000 lijnen per seconde (zie artikel 23/02/2012). Recent ging imec nog een stapje verder: het introduceerde de eerste multispectrale sensor die snapshots aan videosnelheden kan nemen (zie prototype systeem in Figuur 1 en YouTube filmpje).
Figuur 1 Imec’s prototype multispectrale camera voor snapshot en video toepassingen [bron: Imec news 31/01/2013]
Bronnen
- Imec news 24/01/2012: een camera die alles ziet
- Imec news 31/01/2013: Imec First to Introduce Hyperpectral CMOS Camera for Snapshot and Video
Nuttige link
Imec product leaflets: hyperspectral evaluation system, line-scan imager, snapshot imager
