Team udvikler omkostningseffektive multispektrale kameraer med høj opløsning

Et team af forskere ved Chair of Multimedia Communications and Signal Processing ved Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) har udviklet et intelligent kamera, der ikke kun opnår høj rumlig og tidsmæssig, men også spektral opløsning. Kameraet har en bred vifte af applikationer, der kan forbedre miljøbeskyttelse og ressourcebesparende foranstaltninger samt autonom kørsel eller moderne landbrug. Resultaterne af forskningen er blevet offentliggjort som en publikation med åben adgang.

"Forskning har indtil nu hovedsageligt fokuseret på at øge rumlig og tidsmæssig opløsning, hvilket betyder antallet af megapixels eller billeder i sekundet, "forklarer foredragsholder Dr. Jürgen Seiler." Spektral opløsning - bølgelængden og dermed opfattelsen af ​​farver - er stort set blevet justeret til at matche menneskers syn under udviklingen af ​​kameraer, hvilket blot svarer til måling af farverne rød, grøn og blå. Imidlertid, meget mere information er gemt i lysspektret, der kan bruges til en lang række opgaver. For eksempel, vi ved, at nogle dyr bruger yderligere lysspektre til jagt og madsøgning."

Tre opløsninger i ét kamera

Seiler, som er elektroingeniør, har udviklet et højopløsnings multispektralt kamera, der forbedrer den menneskelige opfattelse sammen med sit team på Chair of Multimedia Communications and Signal Processing (LMS) ledet af prof. Dr. Kaup ved FAU. Den kombinerer alle tre opløsninger – rumlig, tidsmæssig og spektral-i en omkostningseffektiv løsning. "Indtil nu, der var kun ekstremt dyre og komplekse metoder til måling af de ultraviolette eller infrarøde lysområder eller individuelle spektrale bånd til særlige industrielle applikationer, " siger Seiler. "Vi ledte efter en omkostningseffektiv model, og vi var i stand til at udvikle et meget omkostningseffektivt multispektralt kamera."

Forskerne tilsluttede flere billige standardkameraer med forskellige spektralfiltre for at danne et multispektralt kameraarray. "Vi beregnede derefter et billede for at kombinere de forskellige spektrale informationer fra hver sensor, " forklarer Nils Genser, forskningsassistent på LMS. "Dette nye koncept sætter os i stand til præcist at bestemme materialerne for hvert objekt, der er fanget ved hjælp af kun et enkelt billede."

På samme tid, det nye kamera er meget overlegent i forhold til eksisterende systemer med hensyn til dets rumlige, tidsmæssig og spektral opløsning. Da omgivelserne registreres af flere "øjne", som det er tilfældet med menneskeligt syn, systemet giver også en præcis indikation af dybden. Det betyder, at systemet ikke kun præcist bestemmer farven og visse materialeegenskaber af objekter, det fanger, men også afstanden mellem dem og kameraet.

Ideel til autonom kørsel og miljøteknologi

Autonom kørsel er en potentiel anvendelse for disse nye intelligente kameraer. "En hel række af løsninger på forskellige problemer er nu åbnet op takket være vores nye teknologi, " siger Seiler. "I det infrarøde område, for eksempel, vi kan skelne mellem rigtige mennesker og vejskilt ved hjælp af den termiske signatur. Til natkørsel, vi kan opdage dyr, der krydser vejen med tilstrækkelig advarsel."

Den høje opløsning, multispektrale kameraer kan også bruges til at beskytte miljøet og spare ressourcer. "Flere plastmaterialer adskiller sig markant fra hinanden i forskellige områder af spektret, hvilket er noget, det nye intelligente kamera kan registrere pålideligt, "Genser understreger." Store mængder plastik brændes simpelthen i stedet for at adskilles til genbrug, da de har et lignende udseende. Vi kan nu adskille dem pålideligt."