Ingenieure in Deutschland haben ein neues kompaktes Bildgebungssystem entwickelt, das hyperspektrale Bilder in fünf Dimensionen aufnehmen kann. Bei diesem 5D-Prozess werden Daten zu mehreren Lichtwellenlängen sowie räumliche Koordinaten als Funktion der Zeit erfasst. Das 5D-System stellt den ersten Laboraufbau dar, bei dem qualitativ hochwertige räumliche und spektrale Messungen durchgeführt werden Auflösung, Tiefengenauigkeit und Bildgebung mit hoher Bildrate wurden in einem einzigen Kompaktgerät vereint System. Es eröffnet spannende Möglichkeiten für Sicherheit, medizinische Bildgebung – und sogar den Lebensmitteleinkauf.
Das Grundprinzip des Sensors ist dem Stereosehen, das wir als Menschen besitzen, nicht unähnlich. Allerdings nutzt das 5D-Bildgebungssystem statt zweier Augen, die nur das sichtbare Licht erfassen können, zwei Hyperspektralkameras, die im sichtbaren bis nahen Infrarotbereich arbeiten. Da die Szene aus zwei leicht unterschiedlichen Richtungen aufgenommen wird, ist es möglich, die Tiefeninformationen durch die Identifizierung von Punkten auf der Oberfläche zu ermitteln, die in beiden Kameraansichten vorhanden sind. Diese Bilder können mit bis zu 17 Bildern pro Sekunde aufgenommen werden, was dieses System schneller als vergleichbare Systeme macht.
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„Es gibt eine rasant wachsende Zahl von Anwendungen, die die Bestimmung von mehr als nur einer Eigenschaft makroskopischer Messobjekte erfordern.“ Stefan Heist, Forschungsgruppenleiter an der Friedrich-Schiller-Universität Jena und dem Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik, sagte gegenüber Digital Trends. „Ob in der medizinischen Bildgebung, der Präzisionslandwirtschaft oder der optischen Sortierung – für aussagekräftige und zuverlässige Ergebnisse müssen sowohl die Form der Objekte als auch ihre spektralen Eigenschaften gemessen werden.“
Die Technologie könnte sich als nützlich für die Erfassung historischer Aufzeichnungen kultureller Artefakte erweisen – nicht nur ihres Aussehens, sondern auch ihrer materiellen Zusammensetzung. Um diese Anwendung vorzustellen, nutzten die Forscher ihre 5D-Kamera, um einen historischen Reliefglobus aus dem Jahr 1885 digital zu dokumentieren. Es könnte auch zur schnellen, kontaktlosen Identifizierung von Personen aus Sicherheitsgründen eingesetzt werden – wobei Spektralinformationen eine weitere Ebene hinzufügen bestehende biometrische Systeme.
Derzeit hat das Bildgebungssystem etwa die Größe eines Laptops, die Forscher hoffen jedoch, es noch weiter zu verkleinern. „Wenn der gesamte Sensor weiter miniaturisiert werden kann, sodass er schließlich in der platziert werden kann Smartphone„Endbenutzer zu Hause können [auch] von der Technologie profitieren“, sagte Heist. „Es könnte dann beispielsweise zur schnellen Zustandskontrolle von Obst oder Gemüse oder zur persönlichen medizinischen Überwachung eingesetzt werden.“
Obwohl er feststellte, dass die Umsetzung einiger dieser Anwendungsfälle „einige Zeit in Anspruch nehmen wird“, sei dies dennoch ein spannender Schritt vorwärts, wenn es um die Bildgebungstechnologie gehe.
Mehr darüber können Sie in a lesen Kürzlich in der Fachzeitschrift Optics Express veröffentlichtes Forschungspapier.
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