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 STW 16/04/2009 [2]). 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 STW artikels werden verschillende toepassingen van spectrale camera’s ‘belicht’ voor kwaliteitsanalyses in de voedingsindustrie:
- Detectie van vreemde voorwerpen (STW 01/07/2010 [3], STW 08/11/2012 [4], STW 09/02/2012 [5])
- Detectie van oppervlaktedefecten (STW 08/03/2012 [6])
- Detectie van ‘verborgen’ of latente defecten onder productoppervlakken (STW 16/04/2009 [2], )
- Bepaling van vleeskwaliteit (STW 12/01/2012 [7])
- Hygiënescreenings (STW 09/02/2012 [5])
- Kleur- en patroonherkenning (STW 01/09/2011 [8])
- Tellen van bacteriekolonies op agar platen (STW 05/04/2012 [9])
- Visualisering van productsamenstelling (STW 01/09/2011 [8])
Beeldspectroscopie aan videosnelheid dankzij micro-elektronica (r)evoluties
Imec [10] (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 [11] een eerste demoversie die als line scanner camera functioneerde aan een snelheid van 2.000 lijnen per seconde (zieSTW 23/02/2012 [12]). Recent ging imec [11] nog een stapje verder: het introduceerde de eerste multispectrale sensor die snapshots aan videosnelheden kan nemen (zie prototype systeem in Figuur 1 en You Tubefilmpje [13]).
Figuur 1 Imec’s [10] prototype multispectrale camera voor snapshot en video toepassingen [bron: Imec news 31/01/2013 [14]]
Oordeel zelf over de toepassingsmogelijkheden van dit visiesysteem voor uw bedrijf
Op 18 juni 2013 kan u imec’s [10] cameraopstelling aan het werk zien tijdens de ’Sensors For Food Opleiding & Demoworkshop Online Inspectietechnieken voor Kwaliteitscontrole van Voedingsproducten’. Meer info op deFlanders’ FOOD website [15]. Inschrijven kan online [16].
Wil u zelf de mogelijkheden van beeldspectroscopie (als linescan, snapshot of video toepassing) verder ontdekken? Ziet u opportuniteiten voor (labo of online) kwaliteitscontrole van uw grondstoffen, tussen- of eindproducten? Wenst u zicht te krijgen op de 2D-samenstellingsverdeling van uw producten? Bent u geïnteresseerd in een haalbaarheidstest? Neem dan deel aan het Sensors For Food Validatietraject Hyperspectrale camera’s [17].
Voor verdere info kan u contact opnemen met: kris.vandevoorde@imec.be [18]
Bronnen
- Imec news 24/01/2012 [19]: een camera die alles ziet
- Imec news 31/01/2013 [14]: Imec First to Introduce Hyperpectral CMOS Camera for Snapshot and Video
Nuttige links
- Imec product leaflets [20]: hyperspectral evaluation system, line-scan imager, snapshot imager