Unispectral 솔루션의 차별화된 초분광 이미징 접근 방법
모든 물질은 서로 다른 화학 물질로 구성되어 있으며 스펙트럼 대역에 따라 반사가 다르다. 이것은 표준 카메라로 촬영한 이미지가 사람의 눈으로 볼 수 있는 스펙트럼(400-700nm)과 유사하다는 것을 의미한다. 그러나 이것은 농업, 환경 모니터링, 식품 가공 및 생물학과 같은 과학적 응용 분야에서는 불충분하다. 서로 다른 재료가 사람의 눈에 동일하게 보일 수 있기 때문이다.
반면, 초분광 이미징(hyperspectral imaging)은 각 픽셀에 기본 색상(빨간색, 녹색, 파란색)을 할당하는 것과는 반대로 전자기 스펙트럼 전체에서 정보를 수집하고 처리한다. 각 픽셀에 닿는 빛 은 이미징 대상에 대한 더 많은 정보를 제공하기 위해 여러 다른 스펙트럼 대역으로 분해될 수 있다. 보다 정확하게 개체를 찾고, 재료를 식별하거나 프로세스를 감지하기 위해 장면 이미지의 각 픽셀에 대한 스펙트럼을 얻는 데 사용된다.
1970년대에 NASA의 제트 추진 연구소에서 처음 개발했으며, 1980년대 초에 이 조직은 세계 최초의 에어로졸 이미징 분광계(AIS-1)를 개발하여 최초의 초분광 이미지를 탄생시켰다.
오늘날 초분광 이미징은 광범위한 응용 분야에서 사용된다. 초분광원격 감지는 생태학, 폐기물 분류 및 재활용, 식품 가공, 시력 보호 및 환경 모니터링과 같은 다양한 응용 분야에서 사용된다. 농업 기술 및 산업 사용 사례에 대한 관심도 증가하고 있지만 문제가 없는 것은 아니다.
초분광 이미징 통합
초분광 이미징 카메라는 오랫동안 너무 부피가 크고 비싸다고 여겨져 이 기술을 시작하려는 소규모 장비에는 사용이 불가했다. 예를 들어, 카메라 한대는 ,000에서 0,000까지 비용이 들 수 있으며, 열 IR 영역용 하이퍼스펙트럴 카메라와 같은 특정 전문제품의 경우 훨씬 더 비쌀 수 있으므로 표준 사용자는 생각할 수가 없었다.
그리고 이러한 종류의 데이터에 필요한 빠른 컴퓨터, 민감한 탐지기 및 대용량 데이터 저장 용량과 같은 보조 제품의 크기와 비용 및 고려 사항이 있다. 데이터 정렬 및 학습도 필요하다. 사용자가 결정해야 하는 수천 개의 이미지로 데이터베이스가 생성되면 모델링에 사용되는 기계 학습 소프트웨어도 한개체와 다른 개체를 정확하게 구별하고 앞으로 차이점을 인식할 수 있도록 매우 정확해야 한다.
보다 나은 방법
초분광 필터 및 카메라 분야의 선두주자인 Unispectral(www. unispectral.com)은 신뢰할 수 있는 초분광 기술을 다른 방식으로 사용하도록 개발하여 초분광 이미징이 필요한 모든 응용 분야에서 사용할 수 있는 더 작고 저렴한 시스템을 허용한다.
조정 가능한 소형 NIR Monarch 카메라와 ColorIR 초분광 기술 필터는 초분광 IR 이미징의 새로운 대량 시장 채택에 대한 장벽을 제거하도록 설계되었다.
제품은 1897년에 Fabry-Pérot 간섭계(가변 간격 간섭계)를 생산한 프랑스 물리학자 Charles Fabry와 Alfred Pérot의 이름을 딴 Fabry Pérot의 입증된 초분광 기술을 기반으로 한다. Fabry- Pérot 간섭계(또는 에탈론)는 광학 공동이다. 두 개의 평행한 반사면으로 구성되어 광파가 공명할 때만 통과할 수 있다.
광학 캐비티(optical cavity)를 조정하면 700-950nm NIR 파장 범위 내의 모든 파장을 선택할 수 있다. 빛은 거울 사이에서 부분적으로 반사되고 투과 및 반사 파장을 결정하기 위해 자체적으로 간섭한다. 전송 스펙트럼은 코팅, 갭 및 입사각과 같은 요소에 따라 달라진다. 빛이 거울을 기준으로 들어오고, 돌아가고, 반사 되도록 거울 사이의 간격을 제어해야 한다.
Unispectral 솔루션, 포괄성·탄력성 갖춰
ColorIR NIR Tunable Fabry Perot MEMS 필터를 사용하는 Unispectral의 솔루션은 상부 미러의 전압을 제어하여 솔루션이 커패시터처럼 작동하도록 구동하는 것이다.
필터의 네 모서리에 다른 전압이 적용되어 상부 거울이 위아래로 움직이고 필터 자체의 중심 파장이 변경된다. 이는 지정된 파장 영역 전체를 커버할 수 있는 유연성을 허용한다.
이 필터는 표준 IR 마이크로 카메라를 사용하여 단일 스펙트럼 NIR 이미지를 캡처할 수 있도록 설계되었다. 모든 마이크로 IR 카 메라(소비자용, 전문가용, 고정식 또는 모바일)에 적용하여 다중 스펙트럼 인증, 감지 및 검사 장치로 변환할 수 있다. 비용 효율적이고 크기가 작기 때문에 기존 솔루션보다 더 포괄적이며 극한 환경 조건, 온도 범위, 소음, 기계적 충격 등에도 탄력적이다.
MonarchⅡ , 모바일 멀티스펙트럼 카메라
필터가 장착된 후 회사는 파트너 카메라 제조업체와 긴밀히 협력하여 카메라를 개발했다. 그 결과 농업, 산업, 과학 및 상업용으로 사용할 수 있는 세계에서 가장 작은 휴대용 가변 초분광 IR 카메 라인 Monarch II가 탄생했다.
MonarchⅡ를 사용하면 간단하고 저렴한 방법으로 현장/현장 스펙트럼 이미지를 캡처할 수 있다. 숙련된 작업자가 필요한 비싸고 부피가 크거나 민감한 장비가 필요하지 않으며 저렴하고 단순 하여 많은 애플리케이션 및 대중 시장 플랫폼에서 널리 채택되는 장벽을 제거하도록 설계되었다. MonarchⅡ는 고속 렌즈와 680- 940nm 스펙트럼 범위의 이점이 있지만 크기는 6.0cm x 4.5cm 에 불과하다. 1.3메가픽셀 카메라는 60fps의 프레임 속도와 데이터 및 전원용 USB 2.0,3.0 인터페이스를 갖추고 있다.
농산물, 상품, 사람, 의료 과정 등을 진단하는 AI 애플리케이션 을 통해 즉각적인 분석과 의사 결정이 가능하다. MonarchⅡ는 모바일 사용 사례를 위해 휴대폰에 연결하거나 분류 로봇, 머신 비전 플랫폼에 내장할 수 있다, 제조 라인, QA 시스템 및 생체 인 증 단말기, PC 인터페이스를 통해 실시간 분석, 검사 및 제어 시스템에 연결할 수 있다. 분석 및 의사 결정은 운영자 또는 알고리즘에 의해 즉시 이루어질 수 있다.
학습 및 모델링과 관련하여 MonarchⅡ는 촬영한 이미지에서 기본 정보를 추출할 수 있는 ‘perClass’ PC 분석 애플리케이션과 함께 주문할 수도 있다. 이 기능은 MonarchⅡ를 강력한 실시간 의사 결정 시스템으로 변환한다. 카메라의 SDK는 Windows, Android 및 Linux에서 사용할 수 있으므로 가장 예측 가능한 애플리케이션 환경에 통합할 수 있다.
다양한 산업에서 활용
초분광 이미징은 과학 실험실이나 특정 작업으로 제한될 필요가 없다. 더 작고 효율적인 비용 절감 솔루션을 통해 이제 혜택을 받을 수 있는 많은 산업과 사용 사례가 있다.
Unispectral 솔루션은 이전에는 장벽이 있었던 다양한 산업에서 활용할 수 있다. 또 진단할 수 있는 생체 인식 레이어를 추가한다. 제품, 코팅, 전자 및 광학 부품의 결함을 캡처하고, 원격 의료를 위한 생체 신호를 감지하고, 보안 카메라 시스템의 안면 인증을 개선하고, 기타 여러 검사 및 분류 사용 사례를 수행할 수 있다.
VIS 450nm~700nm 스펙트럼을 추가로 지원하는 필터와 카메라도 현재 개발 중에 있다. 이는 곧 출시될 예정이며 훨씬 더 많은 추가 사용 사례를 분류할 수 있는 기능을 제공할 것이다.
자료제공: Unispectral( www.unispectral.com)
