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Fraunhofer IOSB: SpectralFinder zur Materialdetektion

Firmennews vom 22.05.2014

Das Fraunhofer IOSB (Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung) entwickelt unter Verwendung einer Cubert UHD 285 effiziente Auswertemethoden für hyperspektrale Videodaten. Dabei entstand die SpectralFinder Software zur Materialdetektion.

Fraunhofer-Institut mit echtzeitfähigem Klassifikationsverfahren für hyperspektrale Videosequenzen

Über die Benutzeroberfläche wird ein Materialtyp ausgewählt. Das System erkennt automatisch alle Vorkommen des gesuchten Materials und markiert diese in der laufenden Bildsequenz. Somit wird ein effizientes Klassifizieren spektraler Daten unterstützt, wodurch der Anwender leicht Referenzsignaturen gewinnen kann. Das Auswerteverfahren des Fraunhofer IOSB erleichtert maßgeblich das Prozessieren hin zu einer fertigen Applikation.

Effiziente Verarbeitung hyperspektraler Daten unter Justierung von Parametern

Mit der hyperspektralen Kameratechnik lassen sich Spektren lokalisieren wie etwa bei der Suche nach Bodenschätzen, bei Mineralkartierungen oder beim Monitoring in Land- und Forstwirtschaft. Dabei sind die ermittelten Spektren typisch für bestimmte geologische Strukturen oder auch Vegetationszustände. Die spektrale Auflösung eignet sich für die kontaktlose Materialanalyse, um selbst optisch ähnliche Materialien robust zu unterscheiden. Es bedarf hier einer innovativen Software, da die Aufnahmetechnik präzise Daten in sehr großer Menge generiert.

Hyperspektrale Klassifikation durch das Fraunhofer IOSB mit der Cubert Kamera

  • Sichtbarmachung von Materialunterschieden im laufenden Video
  • Schritthaltende Auswertung von Videos der Hyperspektralkamera
  • Optimale Klassifikation durch manuelle Nachjustierung der Parameter
  • Verzögerungsfreie Visualisierung nach Parameteranpassungen
  • Inuitive, einfache Bedienung auch ohne Expertenwissen

Interview mit der SpectralFinder – Projektgruppe vom Fraunhofer IOSB:

Welche Ziele werden mit dem SpectralFinder verfolgt?

Es handelt sich um die konsequente Weiterentwicklung einer Experimental-Software. Ursprünglich wurde diese programmiert, um für verschiedene Klassifikationsfragestellungen schnelle Ergebnisse und einfache Parameteranpassungen vornehmen zu können. Dies ermöglicht es, interaktiv die ideale Parameterwahl zu bestimmen. Die Ziele liegen bei Fernerkundungsdaten vornehmlich in der Geländekartierung. Gleichzeitig ergibt sich aber auch die Möglichkeit, die Ausbreitung interessanter Materialien im Bild zu lokalisieren sowie weitere Analysen durchzuführen.

Wie sieht der Versuchsaufbau aus?

Eine Cubert UHD 285 betrachtet Materialproben (z. B. echte und künstliche Pflanzen). Ein angeschlossener Laptop zeigt das Live-Video der Kamera und färbt Bereiche in Echtzeit ein, die spektral der gewählten Referenz ähneln (Re-Identifikation).

Welche Rolle spielt die UHD 285 und wie ist die Arbeit mit der Kamera?

Der Vorteil der Cubert Kamera liegt klar in der vollflächigen Bilderzeugung ohne Registrierung. Der Sensor kann stationär betrieben werden. Größe und Gewicht sind gering, so dass sie einen schnellen und mobilen Einsatz erlauben.

Wie schätzen Sie den Forschungsbedarf zur Erbringung von Referenzsignaturen ein?

Im Vordergrund steht die Nutzbarmachung der HS-Daten, d.h. eine aufgabenangepasste Auswertung und einfache Parametrierung. Feldspektrometer liefern spektral hochaufgelöste Referenzsignaturen, die bei der Auswertung von HS-Videos verwendet werden können. Weitere Forschung ist nötig, um Verfahren robuster zu machen und deren Bedienbarkeit zu steigern.

Worin liegt der Nutzen z. B. für die Fernerkundung?

Vieles wird möglich: Die Anzeige der jeweiligen Ergebnisse in Echtzeit unterstützt den Nutzer bei der Auswahl eines Klassifikationsverfahrens. Für die Nahbereichs-Photogrammetrie ist die HS-Videokamera von Cubert eine wertvolle Ergänzung.

Weitere Informationen finden Sie hier: Fraunhofer IOSB – SpectralFinder

photo credit: © Fraunhofer IOSB

Cubert GmbH

Mit der hyperspektralen Kameratechnik lassen sich Spektren lokalisieren wie etwa bei der Suche nach Bodenschätzen oder bei Mineralkartierungen.

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