Fagligt indhold
Lysets spektrum som værktøj: Hyperspektral billedanalyse
Spektroskopi
Ved at studere det lys, der reflekteres eller udsendes fra fysiske objekter, kan vi lære meget om deres egenskaber – for eksempel om en plantes sundhed, hvilke stoffer en plastikgenstand er lavet af, eller hvad der gemmer sig under overfladen på gamle bogomslag.
Vores Hyperspektrale kameraer gør det muligt at måle lysets intensitet ved hundredvis af forskellige bølgelængder – langt flere end det menneskelige øje eller almindelige kameraer kan opfatte.
I dette eksperiment giver vi en introduktion til fysikken bag det hyperspektrale kamera og hvad det anvendes til på SDU og i industrien.
Hyperspektralt kamera
Hyperspektrale billeder bruges i adskillige sammenhænge, fordi det kan måle lyset i mange smalle bølgelængdebånd i intervallet mellem 400 og 1700 nm. Fra en satellit er det muligt at analysere jordoverfladen og indenfor dette spektrum kan man kortlægge vandindhold, pigmenter og kemiske bindinger. Det gør det muligt at studere jordtyper og forurening eller identificere sygdoms- eller tørketegn i planter og dermed studere klimaændringer. Ud over satellitmålinger anvendes teknologien også i landbrug og fødevareproduktion, til kvalitetskontrol samt til sortering af plastaffald. Kort sagt: Hver pixel på et billede får sit eget spektrum, så man kan danne et ’kemisk kort’ af en overflade.
Praktiske detaljer
Eleverne får sparring og tager hyperspektrale billeder sammen med forskere der arbejder med det hyperspektrale kamera.
Du kan se eksempler på de målinger, der udføres, når vi har klasser på besøg i vejledningen her. Den må gerne bruges som inspiration til dit eget projekt.
Mød Industriforskeren bag projektet
Bjarke Jørgensen, Head of Research, Newtec Engineering A/S
Hyperspektrale kameraer er udviklet og fungerer som en hovedanalysemetode hos os på Newtec Engineering A/S. Newtec er en virksomhed, der blev grundlagt i 70'erne. De producerer maskiner til at veje, pakke og sortere primært frugt og grønt og har 15.000 installationer rundt i hele verden. Newtec Engineering A/S, som er den gren af virksomheden, der særligt tager sig af at udvikle sorteringsmaskiner, har et solidt samarbejde med Fysik på SDU. Vi har ofte både speciale og Ph.D studerende tilknyttet vores udviklingsafdeling. Newtec har allerede fra begyndelsen været en virksomhed med stor udviklingstrang og var blandt de første tilbage i 90’erne til at implementere kunstige neurale netværk, i deres maskiner:
– Et kunstigt neuralt netværk kan oversættes i almindelig tale til maskinlæring. Altså dét, at man kan træne en maskine til at genkende en bestemt type af fejl. Så hvis man har skimmel på en kartoffel, så kan vi lære maskinen at genkende skimlen og adskille den fra f.eks. en tør plet eller en slagskade. Det er mildest talt som at træne en hund til at gø, hver gang den finder en dårlig kartoffel. Udover udvikling af neurale netværk og traditionelle hyperspektrale kameraer, arbejder Newtec også med andre projekter som fx et termografisk hyperspektralt kamera, som observerer bølgelængder i intervallet 3-8 µm, hvilket kan bruges til at bestemme temperaturen af objekter.