Die Bildverarbeitungstechnologie hat sich über die letzten Jahrzehnte konsequent weiterentwickelt. Von Schwarz-Weiß-Kameras, die Kontrastunterschiede zur Defekterkennung nutzen, ging die Entwicklung hin zu immer präziser arbeitenden Farbkameras, mit denen geringste Farbabweichungen erkennbar werden.
Chemical Color Imaging (CCI) bringt diesen technologischen Fortschritt nun auf die nächste Ebene. Die Softwaretechnologie des Grazer Unternehmens Perception Park macht komplexe Hyperspektraldaten auf molekularer Ebene für die industrielle Bildverarbeitung nutzbar. Das Forschungsfeld „Perception“ beinhaltet eine verständliche Auswertung und Visualisierung von tatsächlich interessanten Informationen in großen Datenmengen.
Moderne 3-D-Bildverarbeitungssysteme mit Farbkameras erzeugen hochpräzise räumliche Bilder der untersuchten Objekte. Allerdings sind die Systeme ausgelegt auf die Analyse von Oberflächen und finden ihre Grenzen immer dann, wenn die untersuchenden Objekte eine unterschiedliche molekulare Struktur besitzen oder gar einem Veränderungsprozess unterliegen. Das ist beispielsweise bei der Beurteilung des Reifegrads von Früchten oder der Detektion eines möglichen Schimmelbefalls der Fall.
Solche Informationen können nur mit Hyperspektralkameras gewonnen werden, denn anhand ihrer chemischen Eigenschaften hinterlassen Objekte mit ihrer spektralen Signatur einen einzigartigen „Fingerabdruck“. Diese spektralen Signaturen ermöglichen eine Materialerkennung durch die Molekülstruktur einzelner Objekte.
Allerdings war die hyperspektrale Kameratechnologie bislang noch nicht flächendeckend im industriellen Umfeld anwendbar. „Ein Grund dafür ist, dass die Entwicklung hyperspektraler Applikationen bisher nur Experten der Spektroskopie und Chemometrie vorbehalten war“, erklärt Markus Burgstaller, Geschäftsführer bei Perception Park. „Viele Anwendungsversuche scheitern zudem daran, dass die Farbbildverarbeitungssysteme bestehender Maschinen in der Regel nicht in der Lage sind, hyperspektrale Kameras sinnvoll zu integrieren.“
Chemical Color Imaging, kurz CCI, schließt diese technologische Lücke und ermöglicht, dass chemische Eigenschaften von Objekten mittels Bildverarbeitung in Echtzeit bewertet werden können. Die Vorteile der Spektroskopie werden dabei in einem holistischen Ansatz mit denen der industriellen Bildverarbeitung zusammengeführt.
„Kernelement von CCI ist die Extraktion von zweidimensionalen Feature-Bildern, den Chemical Color Images, aus komplexen, multidimensionalen Hyperspektraldaten. In diesen Feature-Bildern werden dem Anwender die gesammelten, ortsaufgelösten, spektroskopischen Informationen in Farbe kodiert dargestellt. Durch den Einsatz von CCI erscheint die hyperspektrale Kamera im System des Anwenders also wie eine Farbkamera. Die Farben, also die sogenannten Chemical Colors, spiegeln molekulare Eigenschaften der untersuchten Objekte wider“, erläutert Burgstaller.
