Een team van onderzoekers van de leerstoel Multimedia Communications and Signal Processing aan de Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) heeft een intelligente camera ontwikkeld die niet alleen een hoge ruimtelijke en temporele maar ook spectrale resolutie bereikt. De camera heeft een breed scala aan toepassingen die de milieubescherming en het behoud van hulpbronnen kunnen verbeteren, evenals autonoom rijden of moderne landbouw. De bevindingen van het onderzoek zijn gepubliceerd als een open access publicatie.

"Onderzoek heeft zich tot nu toe vooral gericht op het vergroten van de ruimtelijke en temporele resolutie, wat het aantal megapixels of afbeeldingen per seconde betekent, " legt docent Dr. Jürgen Seiler uit. "De spectrale resolutie - de golflengte en dus de perceptie van kleuren - is grotendeels aangepast aan het menselijk zicht tijdens de ontwikkeling van camera's, wat alleen overeenkomt met het meten van de kleuren rood, groen en blauw. Echter, er zit veel meer informatie verborgen in het lichtspectrum dat voor een breed scala aan taken kan worden gebruikt. Bijvoorbeeld, we weten dat sommige dieren extra lichtspectra gebruiken voor de jacht en het zoeken naar voedsel."

Drie resoluties in één camera

Seiler, wie is elektrotechnisch ingenieur, heeft een multispectrale camera met hoge resolutie ontwikkeld die de menselijke waarneming verbetert met zijn team bij de leerstoel voor multimediacommunicatie en signaalverwerking (LMS) onder leiding van Prof. Dr. Kaup bij FAU. Het combineert alle drie resoluties:ruimtelijk, temporeel en spectraal - in een kostenefficiënte oplossing. "Tot nu toe, er waren alleen extreem dure en complexe methoden voor het meten van de ultraviolette of infrarode lichtbereiken of individuele spectrale banden voor speciale industriële toepassingen, ", zegt Seiler. "We hebben gezocht naar een kostenefficiënt model en we hebben een zeer kosteneffectieve multispectrale camera kunnen ontwikkelen."

De onderzoekers koppelden verschillende goedkope standaardcamera's aan verschillende spectrale filters om een ​​multispectrale camera-array te vormen. "Vervolgens hebben we een afbeelding berekend om de verschillende spectrale informatie van elke sensor te combineren, " legt Nils Genser uit, onderzoeksmedewerker bij LMS. "Dit nieuwe concept stelt ons in staat om de materialen van elk vastgelegd object nauwkeurig te bepalen met slechts één enkele afbeelding."

Tegelijkertijd, de nieuwe camera is qua ruimtelijke, temporele en spectrale resolutie. Omdat de omgeving door verschillende "ogen" wordt vastgelegd, zoals het geval is bij het menselijk zicht, het systeem geeft ook een nauwkeurige indicatie van de diepte. Dit betekent dat het systeem niet alleen nauwkeurig de kleur en bepaalde materiaaleigenschappen bepaalt van objecten die het vastlegt, maar ook de afstand tussen hen en de camera.

Ideaal voor autonoom rijden en milieutechnologie

Autonoom rijden is een mogelijke toepassing voor deze nieuwe intelligente camera's. "Dankzij onze nieuwe technologie is er nu een hele reeks oplossingen voor verschillende problemen ontstaan, " zegt Seiler. "In het infraroodbereik, bijvoorbeeld, we kunnen onderscheid maken tussen echte mensen en wegwijzers met behulp van de thermische handtekening. Voor nachtelijk rijden, we kunnen dieren die de weg oversteken met voldoende waarschuwing detecteren."

De hoge resolutie, multispectrale camera's kunnen ook worden gebruikt om het milieu te beschermen en hulpbronnen te sparen. "Verschillende kunststoffen verschillen aanzienlijk van elkaar in verschillende delen van het spectrum, wat de nieuwe intelligente camera betrouwbaar kan detecteren, Genser benadrukt. "Grote hoeveelheden plastic worden gewoon verbrand in plaats van gescheiden voor recycling, omdat ze er ongeveer hetzelfde uitzien. We kunnen ze nu betrouwbaar scheiden."