SE2030308A1 - Imaging material analyzer and procedure for using it - Google Patents
Imaging material analyzer and procedure for using itInfo
- Publication number
- SE2030308A1 SE2030308A1 SE2030308A SE2030308A SE2030308A1 SE 2030308 A1 SE2030308 A1 SE 2030308A1 SE 2030308 A SE2030308 A SE 2030308A SE 2030308 A SE2030308 A SE 2030308A SE 2030308 A1 SE2030308 A1 SE 2030308A1
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- radiation
- imaging material
- material analyzer
- accordance
- emitting units
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 118
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 66
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 56
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 50
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims description 43
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 30
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 claims description 15
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 claims description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 6
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- 238000000513 principal component analysis Methods 0.000 claims description 3
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 claims description 2
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 13
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 8
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000000611 regression analysis Methods 0.000 description 4
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 4
- 238000012549 training Methods 0.000 description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 206010034960 Photophobia Diseases 0.000 description 2
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 208000013469 light sensitivity Diseases 0.000 description 2
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 208000034656 Contusions Diseases 0.000 description 1
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 241000220324 Pyrus Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010420 art technique Methods 0.000 description 1
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 description 1
- 238000000701 chemical imaging Methods 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 235000021017 pears Nutrition 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012706 support-vector machine Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/255—Details, e.g. use of specially adapted sources, lighting or optical systems
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/60—Control of cameras or camera modules
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/60—Control of cameras or camera modules
- H04N23/665—Control of cameras or camera modules involving internal camera communication with the image sensor, e.g. synchronising or multiplexing SSIS control signals
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/70—Circuitry for compensating brightness variation in the scene
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/70—Circuitry for compensating brightness variation in the scene
- H04N23/73—Circuitry for compensating brightness variation in the scene by influencing the exposure time
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/2823—Imaging spectrometer
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N22/00—Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N22/00—Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more
- G01N22/04—Investigating moisture content
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/10—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Avbildande materialanalysator (114), avsedd för klassificering och karakterisering av ytors (101) ingående material, innefattande minst en strålningsavgivande anordning (104,402) samt minst en mottagare (115). Strålningsavgivande anordning (104) avger ljuspulser, som modulerats av minst en modulator (106), mot minst en yta (101) samt att det reflekterade ljuset från ytan (101) registreras av minst en kamera (102) i mottagaren (115). Kameran (102) genererar videosignaler (103) vilka överförs till minst en demodulator (109) som demodulerar de genererade videosignalerna (103) och avger digitala signaler (R1) till (RN) vilka är proportionerliga till intensiteten av det reflekterade ljuset från ytan (101). De strålningsavgivande enheternas (113) avgivna ljus styrs av sinusformade pulsbreddsmodulerade signaler (105) som modulerats av modulatorn (106), samt att modulatorn (106) innefattar en synkroniseringsfunktion som synkroniserar starttiden för de avgivna pulser (105) och ljuspulser från de strålningsavgivande enheterna med starttidpunkterna för kamerans (102) exponeringar. Patentansökan innefattar även ett förfarande för användning av materialanalysatorn.Imaging material analyzer (114), intended for classifying and characterizing the material of surfaces (101), comprising at least one radiation emitting device (104,402) and at least one receiver (115). Radiation emitting device (104) emits light pulses, which are modulated by at least one modulator (106), against at least one surface (101) and that the reflected light from the surface (101) is detected by at least one camera (102) in the receiver (115). The camera (102) generates video signals (103) which are transmitted to at least one demodulator (109) which demodulates the generated video signals (103) and outputs digital signals (R1) to (RN) which are proportional to the intensity of the reflected light from the surface (101 ). The emitted light of the radiation emitting units (113) is controlled by sinusoidal pulse width modulated signals (105) modulated by the modulator (106), and the modulator (106) includes a synchronizing function which synchronizes the start time of the emitted pulses (105) and light pulses from the radiated emitting units. the start times of the camera's (102) exposures. The patent application also includes a method of using the material analyzer.
Description
Avbildande materialanalysator samt förfarande för att använda denna Tekniskt områdeDen föreliggande uppfinningen avser en avbildande materialanalysator, vilken är avsedd attanvändas för klassificering och karakterisering av ytors material i enlighet med patentkraven, samt ett förfarande för att använda denna i enlighet med patentkraven. Imaging material analyzer and method for using this Technical area The present invention relates to an imaging material analyzer, which is intended to be used for classification and characterization of surface materials in accordance with the patent claims, and a method for using this in accordance with the patent claims.
Teknikens ståndpunkt Tekniker för klassificering och karakterisering av material genom avbildande spektral analys avreflekterad elektromagnetisk strålning är sedan tidigare kända. Det är exempelvis känt att när ettmaterial bestrålas med elektromagnetisk strålning inom det våglängdsområde som föreliggandeuppfinning avser, kommer materialets molekyler och dess moln av elektroner att oscillera på grundav den kemiska bindningsenergin mellan molekylernas atomer. Detta fenomen kan approximerasmed en mekanisk harmonisk svängning som i sin tur sänder ut elektromagnetisk strålning, vilketresulterar i en spridd reflektion av inkommande strålning. Vid fotonenergier som matcharmolekylernas motsvarande resonansfrekvens eller dess övertoner antar i stället molekylen enkvantifierad högre energinivå. Detta fenomen resulterar därför i en kraftig absorption avelektromagnetisk strålning i materialet för de våglängder molekylerna uppvisar resonans. På så visblir den spektrala fördelningen av den reflekterade strålningen ett fingeravtryck av det analyserade materialet [1].State of the art Techniques for classifying and characterizing materials by imaging spectral analysis of reflected electromagnetic radiation are already known. It is known, for example, that when a material is irradiated with electromagnetic radiation within the wavelength range covered by the present invention, the material's molecules and its cloud of electrons will oscillate due to the chemical binding energy between the molecules' atoms. This phenomenon can be approximated by a mechanical harmonic oscillation which in turn emits electromagnetic radiation, resulting in a scattered reflection of incoming radiation. At photon energies that match the molecules' corresponding resonance frequency or its harmonics, the molecule instead assumes a quantified higher energy level. This phenomenon therefore results in a strong absorption of electromagnetic radiation in the material for the wavelengths where the molecules exhibit resonance. In this way, the spectral distribution of the reflected radiation becomes a fingerprint of the analyzed material [1].
Via en vetenskaplig artikel av H. Jiang et.al [2] är det vidare känt att några få karakteristiskavåglängder kan väljas utifrån hyperspektralt data med hjälp av bland annatprincipalkomponentanalys. Syftet är att kunna klassificera material utifrån reflektionen av ljus medendast ett fåtal olika våglängder. Metoden kan användas för att välja ljussändarnas våglängder i enapplikationsspecifik materialanalysator. Applikationen ijust detta fall handlar om att detektera tryckskador på frukt.Via a scientific article by H. Jiang et.al [2] it is further known that a few characteristic wavelengths can be selected based on hyperspectral data using, among other things, principal component analysis. The aim is to be able to classify materials based on the reflection of light with only a few different wavelengths. The method can be used to select the wavelengths of the light emitters in an application-specific material analyzer. The application in this particular case is about detecting pressure damage on fruit.
På liknande sätt beskriver Patrik Jonsson i en doktorsavhandling från Mittuniversitetet [3] hur enkamera, känslig för ljus inom det nära infraröda våglängdsområdet kan användas för att klassificeraväglag: is, snö, våt, torr asfalt. Systemet kan ge vägledning för bättre underhåll av vintervägar.Tekniken bygger på att en sekvens av fyra bilder exponeras. För vart och ett av de fyra bildernaanvänds noga utvalda optiska bandpassfilter som möjliggör användning av Al där en efterföljandeklassificerare (KNN) identifierar vilka områden inom kamerans avsyningsområde som är belagda medsnö, vatten, is eller torr asfalt. Tekniken fungerar väl för avsyning av statiska områden, dvs inga rörelser i bilden, detta på grund av den långa tid det tar att byta filter och exponera fyra bilder. Den mekaniska filterbytaren är en dyr lösning, har en tveksam funktion i kyla samt att den är långsam.Den beskrivna tekniken är en applikationsspecifik materialanalysator men som av beskrivna anledningar endast fungerar för statiska ytor.In a similar way, Patrik Jonsson describes in a doctoral thesis from Mittuniversitetet [3] how a single camera, sensitive to light in the near-infrared wavelength range, can be used to classify road conditions: ice, snow, wet, dry asphalt. The system can provide guidance for better maintenance of winter roads. The technique is based on exposing a sequence of four images. For each of the four images, carefully selected optical bandpass filters are used which enable the use of Al where a subsequent classifier (KNN) identifies which areas within the camera's viewing area are covered with snow, water, ice or dry asphalt. The technique works well for viewing static areas, i.e. no movement in the image, this is due to the long time it takes to change filters and expose four images. The mechanical filter changer is an expensive solution, has a questionable function in cold and is slow. The described technology is an application-specific material analyzer, but for the reasons described only works for static surfaces.
Guterman et.al beskriver i ett patent [4] en teknik för avbildning med hjälp av osynkroniseratamplitudmodulerat ljus. Det faktum att det modulerade ljuset inte synkroniserats med kameraninnebär att ljusets utstrålning inte går att tidsmässigt koncentrera till de perioder då bildsensornexponerar bilder. Detta leder i sin tur till lågt signal-brus-förhållande (SNR) vid exempelvis inverkanfrån ett oönskat starkt solljus. Tekniken är exemplifierad för videoapplikationer även om den teoretiskt skulle gå att tillämpa för spektral materialanalys.Guterman et.al describe in a patent [4] a technique for imaging using unsynchronized amplitude modulated light. The fact that the modulated light is not synchronized with the camera means that the radiation of the light cannot be temporally concentrated to the periods when the image sensor exposes images. This in turn leads to a low signal-to-noise ratio (SNR) in the case of, for example, the influence of undesired strong sunlight. The technique is exemplified for video applications, although it could theoretically be applied to spectral material analysis.
Sten Löfving beskriver i ett patent [5] en sensor för detektion av väglag. Denna sensor använder sigav modulerat laserljus men är inte avbildande, dvs mäter i en begränsad punkt. När sensornmonteras på ett fordon sker mätningen i flera punkter längs den linje som följer fordonetsfärdriktning. Beskriven utrustning är en applikationsspecifik materialanalysator men som skulle behöva en skannande rörelse i två dimensioner för att bli avbildande.Sten Löfving describes in a patent [5] a sensor for detecting road conditions. This sensor uses sigav modulated laser light but is not imaging, i.e. measures in a limited point. When the sensor is mounted on a vehicle, the measurement takes place at several points along the line that follows the vehicle's direction of travel. Described equipment is an application specific material analyzer but would need a scanning motion in two dimensions to become imaging.
T. Hyvärinen et.al från det finska företaget Specim beskriver i en vetenskaplig artikel [6] hur enavbildande spektral kamera med hög spektral upplösning konstruerats. Den grundläggande teknikenär allmänt känd under namnet "push-broom" vilket innebär att optiska komponenter så som gittereller prisma används för att sprida det ljus som passerat genom en smalspaltig öppning. Längs denena av den två-dimensionella detektorns dimensioner fås en linjeavbildning medan den andradimensionen ger en spektral fördelning av ljuset, dispersion. Tekniken medger endast avbildning aven linje och ej avbildning i två dimensioner likt den teknik Patrik Jonsson beskriver. Men om detobjekt som skall avbildas har en linjär rörelse i förhållande till kameran kan dock 2 dimensioneravbildas som en sekvens av linjer. Det föreligger också ett problem med ljuskänsligheten som blirmycket låg för denna teknik då det infångade ljuset måste passera genom en smal spaltformadöppning. Kostnaden för en sådan kamera blir i regel hög då de optiska komponenterna som behövsför att åstadkomma ljusets dispersion är dyra. Utrustningen blir även ofta stor och tung på grund avde optiska komponenterna. I kombination med exempelvis en halogenbelysning kan denna kamera användas som en materialanalysator.T. Hyvärinen et.al from the Finnish company Specim describe in a scientific article [6] how a single imaging spectral camera with high spectral resolution was constructed. The basic technique is generally known under the name "push-broom", which means that optical components such as gratings or prisms are used to spread the light that has passed through a narrow slit opening. Along those of the dimensions of the two-dimensional detector, a line image is obtained, while the second dimension gives a spectral distribution of the light, dispersion. The technique only allows imaging of the line and not imaging in two dimensions like the technique Patrik Jonsson describes. However, if the object to be imaged has a linear movement in relation to the camera, 2 dimensions can be imaged as a sequence of lines. There is also a problem with light sensitivity which becomes very low for this technique as the captured light has to pass through a narrow slit-shaped opening. The cost of such a camera is usually high as the optical components needed to achieve the dispersion of the light are expensive. The equipment also often becomes large and heavy due to the optical components. In combination with, for example, halogen lighting, this camera can be used as a material analyzer.
Johan Casselgren et.al beskriver i en vetenskaplig artikel [7] en metod för spektral avbildning ochklassificering av väglag. Det föreligger problem att utomhus skapa en kontrollerad ljusmiljö med hjälpav aktiv belysning. Dagtid finns ett kraftigt bidrag av bakgrundsljus från solen med mycket storavariationer. Denna artikel beskriver därför en metod för hur bidraget från den aktiva belysningen kan separeras från bakgrunden. Laserljus moduleras binärt, på eller av, synkront med bildtagning på ett sådant sätt att en sekvens av sex bilder exponeras: bakgrundsljus, belysning med laser 1,bakgrundsljus, laser 2, bakgrundsljus samt laser 3. Laser 1, 2 och 3 sänder ut ljus med olikavåglängder. Metoden medger därmed spektral kodning av ljuset och att bakgrundsljus kanundertryckas för statiska scener men nackdelen är att minsta rörelse i bilden kommer att generera ett felaktigt resultat på grund av den tid det tar att exponera sex gånger.Johan Casselgren et.al describes in a scientific article [7] a method for spectral imaging and classification of road conditions. There are problems with creating a controlled lighting environment outdoors with the help of active lighting. During the day there is a strong contribution of background light from the sun with very large variations. This article therefore describes a method for how the contribution from the active lighting can be separated from the background. Laser light is modulated binary, on or off, synchronously with image acquisition in such a way that a sequence of six images is exposed: background light, illumination with laser 1, background light, laser 2, background light and laser 3. Lasers 1, 2 and 3 emit light with different wavelengths. The method thus allows spectral coding of the light and that background light can be suppressed for static scenes but the disadvantage is that the slightest movement in the image will generate an incorrect result due to the time it takes to expose six times.
S. Bhattacharyya et.al beskriver i en vetenskaplig artikel [8] hur en superheterodyne lock-in-förstärkare kan implementeras digitalt. Metoden är mycket effektiv för att separera svagasinusformade signaler från övrigt oönskat brus. Genom att välja olika frekvenser på referenssignalenkan också signaler med olika frekvenser detekteras. Denna teknik kan därför med fördel användas förspektral avkodning av en sekvens av bilder där aktiv belysning med olika våglängder modulerats med olika frekvenser.S. Bhattacharyya et.al describes in a scientific article [8] how a superheterodyne lock-in amplifier can be implemented digitally. The method is very effective for separating weak sinusoidal signals from other unwanted noise. By selecting different frequencies on the reference signal, signals with different frequencies can also be detected. This technique can therefore be advantageously used for spectral decoding of a sequence of images where active lighting with different wavelengths is modulated with different frequencies.
M. Lakka et.al beskriver i en vetenskaplig artikel [9] hur en generator för sinusformadepulsbreddsmodulerade signaler (SPWM) används som metod för att konvertera elektrisk energi frånDC till AC-spänning. Vidare beskrivs hur generatorn implementerats digitalt på en krets med programmerbar logik, FPGA.M. Lakka et.al describes in a scientific article [9] how a generator for sinusoidal pulse width modulated signals (SPWM) is used as a method to convert electrical energy from DC to AC voltage. Furthermore, it is described how the generator was implemented digitally on a circuit with programmable logic, FPGA.
Det föreligger problem med existerande tekniker för materialanalys. Spektrala kameror enligttekniken "push-broom" kan endast avbilda en linje, de är stora, tunga och dyra, har en lågljuskänslighet samt saknar funktion för att undertrycka det omgivande ljuset. Behovet attundertrycka inverkan av det omgivande passiva ljuset blir extra påtagligt för de tillämpningar dåmaterialanalysen görs i utomhusmiljö under inverkan av starkt och varierande solljus. Utanundertryckning av det passiva omgivande ljuset blir den spektrala fördelningen av det totala ljusetvarierande över tid, vilket i sin tur kräver repetitive kalibreringar. För att undvika dessa upprepadekalibreringar bör den totala ljusmiljön domineras av den aktiva belysningen som är avsevärt stabilareöver tid. De existerande tekniker som använder modulerat ljus kan förvisso delvis undertryckaomgivande passivt ljus men är i vissa fall dåliga på att hantera realtidsegenskaper, dvs rörelse iavbildningen eller de har inbyggda begränsningar i förmågan att nyttja utstrålad aktiv belysning så attSNR maximeras. Tekniker där flera exponeringar används i kombination med mekanisk filterbytare blir dyra, långsamma och har tveksam mekanisk pålitlighet. Ändamålet med den föreliggande uppfinningen är att eliminera eller väsentligen reducera minst ettav de tidigare nämnda, eller i den följande beskrivningen nämnda, problemen. Ändamålet löses med en anordning och ett förfarande i enlighet med den föreliggande patentansökan.There are problems with existing materials analysis techniques. Spectral cameras according to the "push-broom" technique can only image a line, they are large, heavy and expensive, have a low light sensitivity and lack the function to suppress the ambient light. The need to suppress the influence of the surrounding passive light becomes especially noticeable for those applications when the material analysis is done in an outdoor environment under the influence of strong and varying sunlight. Without suppression of the passive ambient light, the spectral distribution of the total light will vary over time, which in turn requires repetitive calibrations. To avoid these repeated calibrations, the total lighting environment should be dominated by the active lighting, which is significantly more stable over time. The existing techniques that use modulated light can certainly partially suppress ambient passive light but are in some cases bad at handling real-time characteristics, i.e. the motion imaging or they have built-in limitations in the ability to use radiated active lighting so that the SNR is maximized. Techniques where multiple exposures are used in combination with a mechanical filter changer become expensive, slow, and have questionable mechanical reliability. The purpose of the present invention is to eliminate or substantially reduce at least one of the previously mentioned, or in the following description, mentioned problems. The object is solved with a device and a method in accordance with the present patent application.
Kortfattad beskrivning av figurer I den följande detaljerade beskrivningen av den föreliggande uppfinningen kommer hänvisningar ochreferenser till figurer att ske. Respektive figur beskrivs kortfattat i den följande figurförteckningen.Figurerna är schematiska och detaljer kan vara utelämnade. De i figurerna exemplifieradeutföringsformerna av den avbildande materialanalysatorn är därför inte begränsande för skyddsomfånget för den föreliggande patentansökan.Figur 1 visar hur övergripande komponenter sammankopplats till en avbildande materialanalysator.BRIEF DESCRIPTION OF FIGURES In the following detailed description of the present invention, reference and reference to figures will be made. Each figure is briefly described in the following list of figures. The figures are schematic and details may be omitted. The embodiments of the imaging material analyzer exemplified in the figures are therefore not limiting for the scope of protection of the present patent application. Figure 1 shows how overall components are connected to an imaging material analyzer.
Figur 2 visar en sinusformad pulsbreddsmodulerad signal som används för att styra utstrålning av elektromagnetisk strålning. Bilden visar vidare hur pulserna synkroniserats med bildupptagningen.Figure 2 shows a sinusoidal pulse width modulated signal used to control the emission of electromagnetic radiation. The image also shows how the pulses are synchronized with the image acquisition.
Figur 3 beskriver de huvudsakliga komponenter och de beräkningar som utförs i den spektrala demodulatorn.Figur 4 visar en föredragen exemplifierad utföringsform av materialanalysatorn.Figur 5 och 6 visar alternativa utföringsformer av den avbildande materialanalysatorn.Figure 3 describes the main components and the calculations performed in the spectral demodulator. Figure 4 shows a preferred exemplary embodiment of the material analyzer. Figures 5 and 6 show alternative embodiments of the imaging material analyzer.
Figur 7 visar ett förfarande för att välja våglängder Ål, bestycka den strålningsavgivande anordningen med strålningsavgivande enheter samt konfigurera modulator/demodulator.Figur 8 visar exempel på tre olika situationer för hur den avbildande materialanalysatorn används.Figur 9 visar en schematisk exemplifiering av videosignalens temporala signalspektrum.Figure 7 shows a procedure for selecting wavelengths Ål, equipping the radiation-emitting device with radiation-emitting units and configuring the modulator/demodulator. Figure 8 shows examples of three different situations for how the imaging material analyzer is used. Figure 9 shows a schematic exemplification of the temporal signal spectrum of the video signal.
Detaljerad beskrivning av uppfinningen Med hänvisning till figurerna och i enlighet med föreliggande patentansökan visas en anordningbenämnd som avbildande materialanalysator 114 samt ett förfarande för användning ochapplikationsanpassning av den avbildande materialanalysatorn 114. En eller flera ytor 101 antasbestå av minst två olika material och/eller minst ett material med varierande egenskaper. Denavbildande materialanalysatorn medger att materialen som ytorna består av kan klassificeras ochkarakteriseras med kontaktlös mätteknik och där avbildningen ger information om materialensfördelning över ytorna. Den kontaktlösa mättekniken innebär att ytorna bestrålas medelektromagnetisk strålning samt att den reflekterade strålningens spektrala fördelning utgörunderlag för klassificering och karakterisering av materialen. Typiska tillämpningsområden föruppfinningen är exempelvis: sortering av material för återvinning, karakterisering av råvara så somexempelvis fukthalt i biomassa eller klassificering och karakterisering av grödor över stora områden.Utmärkande för den avbildande materialanalysatorn är att den behöver anpassas och tränas för den uppsättning olika material den skall känna igen och/eller karakterisera.Detailed description of the invention With reference to the figures and in accordance with the present patent application, a device named imaging material analyzer 114 is shown as well as a method for use and application adaptation of the imaging material analyzer 114. One or more surfaces 101 are assumed to consist of at least two different materials and/or at least one material with varying properties. The imaging material analyzer allows the materials that the surfaces are made of to be classified and characterized with non-contact measurement technology and where the imaging provides information on the distribution of the materials over the surfaces. The non-contact measurement technique means that the surfaces are irradiated with electromagnetic radiation and that the spectral distribution of the reflected radiation forms the basis for the classification and characterization of the materials. Typical areas of application for the invention are, for example: sorting of materials for recycling, characterization of raw materials such as, for example, moisture content in biomass or classification and characterization of crops over large areas. Distinctive for the imaging material analyzer is that it needs to be adapted and trained for the set of different materials it must sense again and/or characterize.
Den mest signifikanta sifferpositionen i de numrerade referenserna anger alltid figurernas nummer 1till 9. Den avbildande materialanalysatorn 114 består av minst två huvudkomponenter: minst en strålningsavgivande anordning 104, samt minst en mottagare 115.The most significant digit position in the numbered references always indicates the numbers 1 to 9 of the figures. The imaging material analyzer 114 consists of at least two main components: at least one radiation emitting device 104, and at least one receiver 115.
Figur 1 visar den tvådimensionella ytan 101 som analyseras genom att en strålningsavgivandeanordning 104, bestående av minst två eller flera strålningsavgivande enheter 113.1-113.N Ifigurerna visas strålningsavgivande enheterna 113.1-113.N, som belyser ytan 101. N antalstrålningsavgivande enheterna sänder ut elektromagnetisk strålning med våglängder från minimalt100 nm till maximalt Sum men där varje enskild strålningsavgivande enhet karakteriseras av maximalintensitet vid våglängderna Ål till ÄN. I denna patentansökan kan i förekommande fall ordet ljusanvändas synonymt med elektromagnetisk strålning inom givet våglängdsintervall. Andravåglängdsintervall än 100 nm till 3um kan förekomma i alternativa utföringsformer. N och Ål till ÄN ärparametrar vars värde tilldelas i enlighet med det förfarande som föreliggande patentansökanbeskriver. I förekommande fall kan resterande teknisk beskrivning och patentkrav komma attreferera till dessa parametrar. Värdet av parametern N anger antalet strålningsavgivande enheteroch är samtidigt styrande för dimensioneringen av modulator 106, demodulator 109 samt AI-enhet111. I den exemplifierande utföringsformen utgörs de strålningsavgivande enheterna av LED-lasraroch/eller LED-dioder. En LED-laser avger ett nära monokromatiskt, koherent ljus emedan en enklareLED-diod avger ljus med ett bredare våglängdsområde än för LED-lasern. I alternativautföringsformer kan blixtrande xenonlampor i kombination med optiska bandpassfilter användas. Enkamera 102 avbildar en yta 101 genom registrering av den elektromagnetiska strålningen somreflekteras i ytan under repetitiva tidsintervall kallad exponeringstid. Kameran innefattar minst enbilddetektor. Dessa bilddetektorer kan vara av typen en-dimensionella för linjeavbildning eller två-dimensionella för area-avbildning, vars pixlar är känsliga för alla förekommande våglängder Ål till ÄN.Kameran 102 genererar minst en digital videosignal 103 samt minst en trigg-signal 107 vars pulsersignalerar början av repetitiva bildexponeringar. Trigg-signaler är ofta förekommande i digitalakonstruktioner där de används för att samtidigt "avfyra" händelser i fler än en modul, vanligtvis kallatsynkronisering. En modulator 106 genererar N stycken sinusformade pulsbreddsmodulerade signaler105 vars pulser bestämmer när de N st. strålningsavgivande enheterna 113.1-113.N skall avge strålning.Figure 1 shows the two-dimensional surface 101 which is analyzed by a radiation emitting device 104, consisting of at least two or more radiation emitting units 113.1-113.N The figures show the radiation emitting units 113.1-113.N, which illuminate the surface 101. The N number of radiation emitting units emit electromagnetic radiation with wavelengths from a minimum of 100 nm to a maximum of Sum but where each individual radiation-emitting unit is characterized by maximum intensity at the wavelengths Ål to ÄN. In this patent application, where applicable, the word light can be used synonymously with electromagnetic radiation within a given wavelength range. Other wavelength ranges than 100 nm to 3 µm may occur in alternative embodiments. N and Å to Ä are parameters whose value is assigned in accordance with the procedure described in the present patent application. Where applicable, the remaining technical description and patent claims may refer to these parameters. The value of the parameter N indicates the number of radiation-emitting units and is at the same time controlling the dimensioning of modulator 106, demodulator 109 and AI unit 111. In the exemplary embodiment, the radiation-emitting units consist of LED lasers and/or LED diodes. An LED laser emits a near monochromatic, coherent light because a simpler LED emits light with a wider wavelength range than the LED laser. In alternative embodiments, flashing xenon lamps in combination with optical bandpass filters can be used. A single camera 102 images a surface 101 by recording the electromagnetic radiation that is reflected in the surface during repetitive time intervals called exposure time. The camera includes at least one image detector. These image detectors can be of the type one-dimensional for line imaging or two-dimensional for area imaging, whose pixels are sensitive to all existing wavelengths Ål to ÄN. The camera 102 generates at least one digital video signal 103 and at least one trigger signal 107 whose pulse signals the beginning of repetitive image exposures. Trigger signals are often present in digital designs where they are used to simultaneously "fire" events in more than one module, usually called synchronization. A modulator 106 generates N pieces of sinusoidal pulse width modulated signals 105 whose pulses determine when the N st. the radiation-emitting units 113.1-113.N must emit radiation.
Med hänvisning till figur 2 visas en exemplifierande sinusformad pulsbreddsmodulerad signal. Pulser22 startas synkront med den triggsignal 107, 21 som kommer från kameran 102. Triggsignalenmedger därför att pulserna 22 startar samtidigt med kamerans 102 bildexponering men därpulsernas bredd 24 bestäms av modulatorn 106. När pulserna 22 i den exemplifierade utföringsformen har högre relativ signalnivå än 80 % avger motsvarande strålningsavgivande enheter 113.1-113.N elektromagnetisk strålning, vilket innebär att elektromagnetisk strålning strålar ut frånde strålningsavgivande enheter 113.1-113.N endast under de tider då kameran 102 exponerar bilder.Andra gränsvärden än 80 % för hög signalnivå kan förekomma i alternativa utföringsformer.Repetitionsfrekvensen för bildexponeringar i kameran 102 anges av FC 27. Exponeringstiden förkameran 102 bör idealt väljas till den maximala tiden under vilken någon av de strålningsavgivandeenheterna 113.1-113.N avger elektromagnetisk strålning, dvs maximal pulsbredd 24. Pulsernasbredder 24 är modulerade så att dess bredd står i direkt proportion till en tid- och amplitud-diskretsinusformad signal 23, allmänt känd som SPWM. De tid- och amplitud-diskreta värdena 25 utgördärför en digital representation av den sinusformade signalen 23. N antal sinusformadepulsbreddsmodulerade signaler genereras på så sätt i modulatorn 106 med olika frekvenser fl till fN26 som får styra de strålningsavgivande enheterna 113.1-113.N, karakteriserad av våglängderna Ål tillÅN. Frekvenserna fl till fN är parametrar vars värde tilldelas i enlighet med det förfarande somföreliggande patentansökan beskriver. I förekommande fall kan resterande teknisk beskrivning ochpatentkrav komma att referera till dessa parametrar. De digitala signalerna 108 står i proportion tillpulsbredderna 24 och representerar på så sätt de tids- och amplitud-diskreta sinusformadesignalerna Sl till SN samt motsvarande cosinustermer Cl till CN. Cosinustermerna har enfasförskjutning av 90 grader i relation till den sinusvåg 23 som styr pulsbredderna 24. De digitalasignalerna 108 används tillsammans med videosignalen 103 i den spektrala demodulatorn 109 för attgenera en serie digitala signaler Rl till RN, proportionerliga till intensiteten av den elektromagnetiskastrålning som karakteriseras av våglängderna Ål till ÅN. Signalerna Rl till RN utgör tillsammans signaturer för de material som ytan 101 består av.Referring to Figure 2, an exemplary sinusoidal pulse width modulated signal is shown. Pulses 22 are started synchronously with the trigger signal 107, 21 that comes from the camera 102. The trigger signal therefore allows the pulses 22 to start simultaneously with the image exposure of the camera 102, but where the width of the pulses 24 is determined by the modulator 106. When the pulses 22 in the exemplified embodiment have a higher relative signal level than 80% emit corresponding radiation-emitting units 113.1-113.N electromagnetic radiation, which means that electromagnetic radiation radiates from the radiation-emitting units 113.1-113.N only during the times when the camera 102 exposes images. Other limit values than 80% for high signal level may occur in alternative embodiments. The repetition frequency of image exposures in the camera 102 is indicated by FC 27. The exposure time for the camera 102 should ideally be chosen to the maximum time during which any of the radiation emitting units 113.1-113.N emits electromagnetic radiation, i.e. maximum pulse width 24. The widths of the pulses 24 are modulated so that its width is in direct proportion to a time and amplitude discrete sinusoidal signal 23, commonly known as SPWM. The time- and amplitude-discrete values 25 therefore constitute a digital representation of the sinusoidal signal 23. N number of sinusoidal pulse-width modulated signals are thus generated in the modulator 106 with different frequencies fl to fN26 which may control the radiation-emitting units 113.1-113.N, characterized by the wavelengths Ål toÅN. The frequencies fl to fN are parameters whose value is assigned in accordance with the procedure described in the present patent application. Where applicable, the remaining technical description and patent claims may refer to these parameters. The digital signals 108 are proportional to the pulse widths 24 and thus represent the time and amplitude discrete sinusoidal signals Sl to SN and the corresponding cosine terms Cl to CN. The cosine terms have a single phase shift of 90 degrees relative to the sine wave 23 that controls the pulse widths 24. The digital signals 108 are used together with the video signal 103 in the spectral demodulator 109 to generate a series of digital signals Rl to RN proportional to the intensity of the electromagnetic radiation characterized by the wavelengths Eel to ÅN. The signals R1 to RN together constitute signatures for the materials of which the surface 101 consists.
Den spektrala demodulatorn utgörs av en digital implementation av en superheterodyn lock-in-förstärkare och är schematiskt avbildad i figur 3. Sinus- och cosinus-termerna, 31 och 32 multiplicerasmed videosignalen V 33 i digitala multiplikatorer 39. De resulterande signalerna, 34 och 35 filtrerasdärefter i en bank av linjära digitala lågpassfilter 36. Dessa filter opererar temporalt, dvs filtreringendast i tidsdomänen för respektive pixel. Tidsdomänen för en pixel beskriver hur pixelns värdeförändras över tid för den sekvens av bilder som den digitala videosignalen utgör. Slutligen görs enaritmetisk beräkning 37 av den reflekterade elektromagnetiska strålningens intensitet Rl till RN, 38för respektive våglängd Ål till ÅN. Det faktum att sinus- och cosinustermerna, 31 och 32 har sammafrekvens fl 26 som för motsvarande utsända sinusformad pulsbreddsmodulerade elektromagnetiskstrålning 22 med våglängd Ål gör att resultatet av den aritmetiska beräkningen 37 motsvarar intensiteten av reflekterad elektromagnetisk strålning med motsvarande våglängd Ål.The spectral demodulator is a digital implementation of a superheterodyne lock-in amplifier and is schematically depicted in Figure 3. The sine and cosine terms, 31 and 32 are multiplied by the video signal V 33 in digital multipliers 39. The resulting signals, 34 and 35 is then filtered in a bank of linear digital low-pass filters 36. These filters operate temporally, ie the filtering is only in the time domain for the respective pixel. The time domain of a pixel describes how the pixel's value changes over time for the sequence of images that make up the digital video signal. Finally, an arithmetical calculation 37 is made of the intensity of the reflected electromagnetic radiation Rl to RN, 38 for the respective wavelength Ål to ÅN. The fact that the sine and cosine terms, 31 and 32 have the same frequency fl 26 as for the corresponding emitted sinusoidal pulse width modulated electromagnetic radiation 22 with wavelength Ål means that the result of the arithmetic calculation 37 corresponds to the intensity of reflected electromagnetic radiation with the corresponding wavelength Ål.
I den exemplifierande utföringsformen används artificiell intelligens som utgörs av minst ett datorprogram iAl-enheten 111. I sin enklaste form används algoritmen "K Nearest Neighbor" (KNN) för klassificering och karakterisering av ytans 101 ingående material. Exempel på alternativaalgoritmer för artificiell intelligens som kan förekomma i alternativa utföringsformer är neurala nätverk eller "Support Vector Machine" (SVM).In the exemplary embodiment, artificial intelligence is used which consists of at least one computer program in the AI unit 111. In its simplest form, the "K Nearest Neighbor" (KNN) algorithm is used for classification and characterization of the surface 101 constituent material. Examples of alternative artificial intelligence algorithms that may appear in alternative embodiments are neural networks or "Support Vector Machine" (SVM).
Figur 8 visar exempel på tre olika situationer där: materialanalysatorn 81 monterats på ett fordoneller autonom farkost 82 för analys av ytor 83 över stora områden, materialanalysatorn 84 monteratsstationärt över ett transportband 85 för kontinuerlig analys av objekt 86 som passerar, materialanalysatorn 87 används manuellt av en brukare 88 för analys av valt objekt 89.Figure 8 shows examples of three different situations where: the material analyzer 81 is mounted on a vehicle or autonomous vehicle 82 for analysis of surfaces 83 over large areas, the material analyzer 84 is mounted stationary over a conveyor belt 85 for continuous analysis of passing objects 86, the material analyzer 87 is used manually by a user 88 for analysis of selected object 89.
Den föreliggande uppfinningen, en avbildande materialanalysator 114 behöver anpassas till denvalda uppsättning olika material som användaren önskar analysera. En förutsättning för attmaterialanalysen skall vara möjlig är att reflekterad elektromagnetisk strålning inom det spektralavåglängdsområdet inom vilken mottagaren 115 är känslig också är bärare av information om valdamaterial. Denna information är oftast koncentrerad till några få enstakavåglängder/våglängdsområden inom mottagarens känslighetsområde. Därför beskrivs iföljandestycken ett förfarande för att välja dessa enstaka våglängder/våglängdsområden. Därefter bestyckasden strålningsavgivande anordningen i enlighet med valda våglängder/våglängdsområden samt attmodulator och demodulator konfigureras för motsvarande signalbehandling. Därefter vidtar ettförfarande där materialanalysatorn lär sig att klassificera valda material samt lär sig att karakteriseramaterialens egenskaper. Detta lärande erhålls genom träning av en enhet för artificiell intelligens 111.The present invention, an imaging material analyzer 114 needs to be adapted to the selected set of different materials that the user wishes to analyze. A prerequisite for the material analysis to be possible is that reflected electromagnetic radiation within the spectral wavelength range within which the receiver 115 is sensitive is also a carrier of information about the selected material. This information is usually concentrated to a few single wavelengths/wavelength ranges within the receiver's sensitivity range. Therefore, the following paragraphs describe a procedure for selecting these single wavelengths/wavelength ranges. Then the radiation emitting device is equipped in accordance with selected wavelengths/wavelength ranges and the modulator and demodulator are configured for the corresponding signal processing. Next, a procedure takes place where the material analyzer learns to classify selected materials and learns to characterize the properties of the materials. This learning is obtained by training an artificial intelligence unit 111.
Figur 7 är en flödesgraf av arbetsmoment som schematiskt sammanställer ett förfarande där denstrålningsavgivande anordningen 104 bestyckas med en uppsättning strålningsavgivande enheter113.1-113.N samt att modulator 106 och demodulator 109 konfigureras. Förfarandet innebär att denavbildande materialanalysatorn 114 anpassas för analys av den begränsade uppsättning olikamaterial som den avbildande materialanalysatorn 114 skall kunna analysera. Initialt behövs enspektrograf, hyperspektral kamera eller liknande instrument för att samla in data 71 för denspektrala fördelningen av den elektromagnetiska strålning som reflekteras i ytor av en begränsaduppsättning olika material och där några av materialen kan ha varierande egenskaper. Därefterutförs principalkomponentanalys 72 (en välkänd statistisk analysmetod) för det insamlade datavarvid projicerat data och projektionens koefficienter beräknas. Koefficienterna ger därefter godledning om vilka våglängder/våglängdsområden karakteriserade av Å; 73 inom det totala analyseradespektrala området som har störst betydelse för att kunna klassificera och/eller karakterisera de olikamaterialen som ingår i analysen. Data insamlat vid 71 filtreras därefter med simulerade optiska filter 74 enligt de val som gjordes vid 73. Resultatet efter filtreringen blir en spektral beskrivning av materialen med avsevärt lägre spektral upplösning än den som inhämtats med spektrografen 71.Hälften av det filtrerade data används därefter för att träna en klassificerare och/eller förregressionsanalys av dess egenskaper, medan andra hälften av data används för en simuleradklassificering av material och/eller simulerad karakterisering av materialens egenskaper 75. Ävenandra alternativa fördelningar för uppdelning av filtrerad data än hälften-hälften kan förekomma.Blev klassificeringen eller karakteriseringen undermålig måste arbetsmomenten 73, 74 och 75upprepas varvid andra våglängder Å; och möjligen fler strålningsavgivande enheter N väljs. Blevdäremot resultatet av klassificeringen och/eller karakteriseringen godtagbar blir nästa steg 76, attbestycka den strålningsavgivande anordningen 104 med en uppsättning strålningsavgivande enheter113.1-113.N som karakteriseras av de Å; tidigare valda vid 73. Frekvenserna 26, f; för N antaletsinusformade signaler 108 skall därefter väljas och modulatorn konfigureras motsvarande.Demodulatorn 109 konfigureras för 2N antalet lågpassfilter 36 samt 2N signalvägar för övrigaberäkningar 39, 37. Konfigurationen av modulator och demodulator innebär modifiering av källkodför programvara och/eller firmware, varefter den avbildande materialanalysatorn 114 uppdateras med ny maskinkod och/eller nya konfigurationsfiler för programmerbar logik.Figure 7 is a flow graph of working steps that schematically compiles a procedure where the radiation emitting device 104 is equipped with a set of radiation emitting units 113.1-113.N and that modulator 106 and demodulator 109 are configured. The method means that the imaging material analyzer 114 is adapted for analysis of the limited set of different materials that the imaging material analyzer 114 must be able to analyze. Initially, a spectrograph, hyperspectral camera or similar instrument is needed to collect data 71 for the spectral distribution of the electromagnetic radiation reflected from surfaces of a limited set of different materials and where some of the materials may have varying properties. Principal component analysis 72 (a well-known statistical analysis method) is then performed on the collected data whereby projected data and projection coefficients are calculated. The coefficients then give good guidance as to which wavelengths/wavelength ranges are characterized by Å; 73 within the total analyzed spectral range that has the greatest importance for being able to classify and/or characterize the various materials included in the analysis. The data collected at 71 is then filtered with simulated optical filters 74 according to the choices made at 73. The result after filtering is a spectral description of the materials with considerably lower spectral resolution than that obtained with the spectrograph 71. Half of the filtered data is then used to train a classifier and/or pre-regression analysis of its properties, while the other half of the data is used for a simulated classification of materials and/or simulated characterization of the properties of the materials 75. Also other alternative distributions for splitting filtered data than half-half may occur.Was the classification or the characterization is substandard, the work steps 73, 74 and 75 must be repeated whereby other wavelengths Å; and possibly more radiation emitting units N are selected. If, however, the result of the classification and/or characterization is acceptable, the next step 76 is to equip the radiation emitting device 104 with a set of radiation emitting units 113.1-113.N characterized by the Å; previously selected at 73. Frequencies 26, f; for N the number of sinusoidal signals 108 must then be selected and the modulator configured accordingly. The demodulator 109 is configured for 2N the number of low-pass filters 36 and 2N signal paths for other calculations 39, 37. The configuration of the modulator and demodulator involves modification of source code for software and/or firmware, after which the imaging material analyzer 114 updated with new machine code and/or new programmable logic configuration files.
I figur 9 ges en schematisk illustration av videosignalens 103 temporala amplitudspektrum 91. Medtemporalt menas ett amplitudspektrum efter analys i tidsdomänen för ett enskilt bildelement (pixel).De triangelformade areorna 92 utgör dubbel bandbredd B för den videosignal som en enskildstrålningsavgivande enhet 113.1-113.N ger upphov till. B är en parameter vars värde tilldelas ienlighet med det förfarande som här beskrivs. I förekommande fall kan resterande tekniskbeskrivning och patentkrav komma att referera till parametern B. B kan beräknas enligt formel 93,där N är antal strålningsavgivande enheter 113.1-113.N. FC 27, 97 är repetitionsfrekvensen förbildexponeringar i kameran 102. De N frekvenserna f; som modulerar respektive strålningsavgivandeenheter 113.1-113.N kan i den exemplifierande utföringsformen väljas enligt formlerna 95 och 96.Andra val av frekvenser f; kan förekomma i alternativa utföringsformer. Ekvationen 93 anger ettsamband mellan bildexponeringarnas repetitionsfrekvens FC 97, antalet strålningsavgivande enheterN 113.1-113.N samt bandbredden B 92. Högre repetitionsfrekvens för bildexponeringar FC 97 ellerfärre antal strålningsavgivande enheter N 113.1-113.N medger större bandbredd B 92. Det som avgörbehovet av bandbredd B är förekomsten av rörelse i bilden, snabbare rörelser kräver störrebandbredd B för korrekt återgivning. Bandbredden B är samma bandbredd som idenexemplifierande utföringsformen lämpligen väljs för demodulatorns 2N stycken lågpassfilter 36.In figure 9, a schematic illustration of the temporal amplitude spectrum 91 of the video signal 103 is given. By temporal is meant an amplitude spectrum after analysis in the time domain of a single picture element (pixel). The triangular areas 92 constitute double bandwidth B for the video signal as a single radiation emitting unit 113.1-113.N cause. B is a parameter whose value is assigned according to the procedure described herein. Where applicable, the remaining technical description and patent claims may refer to the parameter B. B can be calculated according to formula 93, where N is the number of radiation-emitting units 113.1-113.N. FC 27, 97 is the repetition frequency for image exposures in the camera 102. The N frequencies f; which modulates the respective radiation emitting units 113.1-113.N can in the exemplary embodiment be selected according to formulas 95 and 96.Other selection of frequencies f; may occur in alternative embodiments. Equation 93 indicates a relationship between the repetition frequency of the image exposures FC 97, the number of radiation-emitting units N 113.1-113.N and the bandwidth B 92. Higher repetition frequency of image exposures FC 97 or fewer number of radiation-emitting units N 113.1-113.N allows greater bandwidth B 92. What determines the need for bandwidth B is the presence of motion in the image, faster motion requires greater bandwidth B for correct rendering. The bandwidth B is the same bandwidth that in the exemplary embodiment is suitably selected for the demodulator's 2N pieces of low-pass filter 36.
Alternativa utföringsformer kan ha lågpassfilter 36 med annan bandbredd än B.Alternative embodiments may have low-pass filter 36 with a different bandwidth than B.
Föreliggande patentansökan beskriver i detalj en anordning samt ett förfarande. Anordningen är en avbildande materialanalysator 114 för klassificering och/eller karakterisering av de material som en yta består av. Med klassificering avses beslut om vilka material, utifrån en begränsad uppsättningolika material en yta består av. Förmågan att klassificera material utifrån spektrala data skapasgenom en föregående träning av artificiell intelligens. Med karakterisering avses beräkning av eneller flera mätetal som kvantifierar ett materials egenskaper enligt ett matematiskt samband sombestämts med regressionsanalys. Med regressionsanalys avses en statistisk metod för att utifrånträningsdata bestämma ett matematiskt samband mellan spektral information och en ytasegenskaper. Både klassificering och karakterisering är resultatet av beräkningar utförda med enenhet för artificiell intelligens kallad Al-enhet 111. Träning och regressionsanalys är också resultatetav beräkningar utförda med artificiell intelligens men genom exekvering av programvara i separat dator.The present patent application describes in detail a device and a method. The device is an imaging material analyzer 114 for classification and/or characterization of the materials that a surface consists of. Classification refers to decisions about which materials, based on a limited set of different materials, a surface consists of. The ability to classify materials based on spectral data is created through a previous training of artificial intelligence. Characterization refers to the calculation of one or more measurements that quantify a material's properties according to a mathematical relationship determined with regression analysis. Regression analysis refers to a statistical method for determining a mathematical relationship between spectral information and a surface property based on training data. Both classification and characterization are the results of calculations performed with an artificial intelligence unit called Al unit 111. Training and regression analysis are also the results of calculations performed with artificial intelligence but by executing software in a separate computer.
Analys av material sker genom att anordningen 114 bestrålar en yta med spektralt moduleradelektromagnetisk strålning och samtidigt kvantifierar reflekterad strålning. Anordningen 114demodulerar kvantifierad reflektion vilket ger en spektral fördelning av reflekterad strålning för varjebildelement (pixel). Ett förfarande, schematiskt avbildat i figur 7, används för att anpassaanordningen 114 till den begränsade uppsättning olika material den skall kunna klassificera och/eller karakterisera, där uppsättningen av olika material är beroende av applikation.Analysis of materials takes place by the device 114 irradiating a surface with spectrally modulated electromagnetic radiation and at the same time quantifying reflected radiation. The device 114 demodulates quantified reflection which gives a spectral distribution of reflected radiation for each picture element (pixel). A method, schematically depicted in Figure 7, is used to adapt the device 114 to the limited set of different materials it must be able to classify and/or characterize, where the set of different materials is dependent on the application.
Exemplifierande utföringsform I det följande beskrivs en föredragen utföringsform av den föreliggande materialanalysatorn där denanvänds för att klassificera de olika material som en två-dimensionell yta 401 består av. Figur 4 visaren avbildande materialanalysator som består av två huvudkomponenter: (1) en strålningsavgivandeanordning 402, bestående av en grupp av strålningsavgivande enheter 413 samt (2) en mottagare403. Dessa två enheter är elektriskt sammankopplade via en kabel 404, försedd med kontakt ochsom i huvudsak överför signalerna T1 till TN, se 104 i figur 1. Detta medger att analysatorn kanutrustas med en utbytbar strålningsavgivande enhet 402, bestående av alternativa grupper avstrålningsavgivande enheter 413. Strålningsavgivarna karakteriseras av våglängderna Ål till ÄN somvalts utifrån vilka material som behöver klassificeras. Mekaniskt är komponenterna 402 och 403 sammanfogade men löstagbara.Exemplary embodiment In the following, a preferred embodiment of the present material analyzer is described where it is used to classify the various materials of which a two-dimensional surface 401 consists. Figure 4 shows the imaging material analyzer consisting of two main components: (1) a radiation emitting device 402, consisting of a group of radiation emitting units 413 and (2) a receiver 403. These two units are electrically connected via a cable 404, provided with a connector and which essentially transmits the signals T1 to TN, see 104 in Figure 1. This allows the analyzer to be equipped with an exchangeable radiation emitting unit 402, consisting of alternative groups of radiation emitting units 413. The radiation emitters characterized by the wavelengths Ål to ÄN which are chosen based on which materials need to be classified. Mechanically, components 402 and 403 are joined but detachable.
En pixellerad bilddetektor 406 med en eller två dimensioner avbildar ytan 401. Avbildningen skergenom att ljus fokuseras med en löstagbar och utbytbar lins 405 så att bilden projiceras påbilddetektorn 406. Algoritmer och logik för 407 avbildning, 408 spektral demodulator och modulator,409 artificiell intelligens, samt 410 kommunikation är i den exemplifierade utföringsformenimplementerad på en "field programmable logic array" (FPGA) i kombination med mikroprocesssorer på en och samma integrerade krets. Trådad eller trådlös kommunikation 411 överför registrerade material och egenskaper till en persondator, industriell dator eller liknande plattform för mätdatainsamling 412.A pixelated image detector 406 with one or two dimensions images the surface 401. Imaging occurs by focusing light with a removable and replaceable lens 405 so that the image is projected onto the image detector 406. Algorithms and logic for 407 imaging, 408 spectral demodulator and modulator, 409 artificial intelligence, and 410 communication is in the exemplified embodiment implemented on a "field programmable logic array" (FPGA) in combination with microprocessors on one and the same integrated circuit. Wired or wireless communication 411 transfers recorded materials and properties to a personal computer, industrial computer or similar platform for measurement data collection 412.
Figur 5 visar en alternativ utföringsform där artificiell intelligens 52 flyttats från mottagarenheten 51 och i stället implementerats som programvara i datorn för mätdatainsamling 53.Figure 5 shows an alternative embodiment where artificial intelligence 52 has been moved from the receiver unit 51 and instead implemented as software in the computer for measurement data collection 53.
Figur 6 visar ytterligare en alternativ utföringsform där den avbildande materialanalysatorn har enegen inbyggd grafisk display 62 och kan därmed operera självständigt utan anslutning till en dator 412. Grafik genereras i 61 för visualisering av analysresultat för en användare 63.Figure 6 shows another alternative embodiment where the imaging material analyzer has its own built-in graphic display 62 and can thus operate independently without connection to a computer 412. Graphics are generated in 61 for visualization of analysis results for a user 63.
Fördelar med uppfinningenMed den föreliggande uppfinningen uppnås ett flertal fördelar. Den viktigaste är att minst ett av deangivna problemen i bakgrunden eller beskrivningen med kända tekniker har eliminerats eller reducerats.Advantages of the invention With the present invention, a number of advantages are achieved. The most important one is that at least one of the stated problems in the background or description has been eliminated or reduced by known techniques.
Den föreliggande uppfinningen modulerar den aktiva elektromagnetiska strålningen med ensinusformad, pulsbreddsmodulerad vågform (SPWM) där pulserna synkroniserats medbildexponeringen. Detta medför därför att den aktiva elektromagnetiska strålningens energi kanstyras till endast de tidsintervall då bildexponeringen sker. Med moderna LED eller LED-laserdioderkan hög ljusintensitet skapas under tiden av mycket korta pulser, vilket i sin tur medger extremtkorta exponeringstider och därmed minimerat bidrag från omgivande elektromagnetisk strålning.Pulsbreddernas sinusformade variation medger en varierande ljusenergi som framträder som ensinusformad intensitet i en temporal sekvens av bilder. Den sinusmodulerade intensiteten kandärefter effektivt separeras från den omodulerade omgivande elektromagnetiska strålningen medhjälp av superheterodyne lock-in där den elektromagnetiska strålningens olika våglängdermodulerats med olika frekvenser 26. Undertryckning av omgivande elektromagnetisk strålning skerdärför i två steg: (1) genom synkroniserade ljuspulser i kombination med korta bildexponeringar, (2)genom demodulation med superheterodyne lock-in. Det första steget skyddar bilddetektorn frånmättnad exempelvis i fallet av stark elektromagnetisk strålning från solen. Det är enormt viktigt attinkludera ett sätt att skydda bilddetektorn från mättnad, därför att ingen känd teknik för demodulation klarar annars av att undertrycka den omgivande elektromagnetiska strålningen.The present invention modulates the active electromagnetic radiation with a sinusoidal, pulse width modulated (SPWM) waveform where the pulses are synchronized with the image exposure. This therefore means that the energy of the active electromagnetic radiation can be controlled to only the time intervals when the image exposure takes place. With modern LEDs or LED laser diodes, high light intensity can be created during very short pulses, which in turn allows extremely short exposure times and thus minimized contribution from ambient electromagnetic radiation. The sinusoidal variation of the pulse widths allows a varying light energy that appears as a sinusoidal intensity in a temporal sequence of pictures. The sinusoidally modulated intensity can then be effectively separated from the unmodulated ambient electromagnetic radiation by means of superheterodyne lock-in where the different wavelengths of the electromagnetic radiation are modulated with different frequencies 26. Suppression of ambient electromagnetic radiation therefore takes place in two steps: (1) by synchronized light pulses in combination with short image exposures , (2)by demodulation with superheterodyne lock-in. The first step protects the image detector from saturation, for example in the case of strong electromagnetic radiation from the sun. It is extremely important to include a means of protecting the image detector from saturation because no known demodulation technique can otherwise suppress the ambient electromagnetic radiation.
Vid demodulationen beräknas intensiteten av den reflekterade elektromagnetiska strålningen förrespektive strålningsavgivande enhet. Denna demodulation sker på basis av samma temporalamängd bilddata för alla spektrala kanaler och inte olika uppsättningar som i fallet av tidsmultiplexadmodulation beskriven av Johan Casselgren et.al. Därför har den föreliggande uppfinningen utmärktarealtidsegenskaper och ger goda resultat även där rörelse förekommer i bild samtidigt som den omgivande passiva elektromagnetiska strålningen undertrycks i två steg på ett synnerligen effektivt 11 sätt. Ingen annan känd teknik för avbildande materialanalys har lyckats kombinera dessa viktiga egenskaper.During the demodulation, the intensity of the reflected electromagnetic radiation is calculated for the respective radiation-emitting unit. This demodulation takes place on the basis of the same temporal set of image data for all spectral channels and not different sets as in the case of time-multiplexed modulation described by Johan Casselgren et.al. Therefore, the present invention has excellent real-time properties and gives good results even where motion is present in the image while simultaneously suppressing the surrounding passive electromagnetic radiation in two stages in an extremely efficient manner. No other known technique for imaging material analysis has succeeded in combining these important properties.
Den föreliggande uppfinningen modulerar elektromagnetisk strålning med olika våglängder i ställetför att använda sig av optiska komponenter för dispersion eller mekaniska lösningar för filterbyte.The present invention modulates electromagnetic radiation with different wavelengths instead of using optical components for dispersion or mechanical solutions for filter replacement.
Materialanalysatorn blir därmed billigare, mindre och lättare än konkurrerande tekniker.The material analyzer is thus cheaper, smaller and lighter than competing technologies.
I den detaljerade beskrivningen av den föreliggande anordningen och förfarandet kan detaljer varautelämnade som är uppenbara för en fackman inom det område anordningen och förfarandet ingår i.Sådana uppenbara detaljer ingår i den omfattning som krävs för att en fullgod funktion för den föreliggande anordning och förfarandet skall erhållas. Även om vissa föredragna utföringsformer av anordningen och förfarandet beskrivits mera i detalj,kan variationer och modifieringar av anordningen och förfarandet komma att framgå för fackmänneninom det område uppfinningen avser. Samtliga sådana modifieringar och variationer anses falla inom ramen för de efterföljande patentkraven. 12 Referenser [1][2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] B. Stuart, Bio/ogical applications of infrared spectroscopy, Wiley, 1997 H. Jiang et.a|, "Wavelength Selection for Detection of Slight Bruises on Pears Based on Hyperspectral|maging", Applied Sciences, v. 6, no. 12, pp. 450, I\/|DP| 2016 P. Jonsson, Surface Status Classification, Uti/izing Image Sensor Technology and Computer Models,Doctoral thesis no. 219, Mid Sweden University, 2015.In the detailed description of the present device and method, details may be omitted that are obvious to a person skilled in the art in the field in which the device and method are included. Such obvious details are included to the extent necessary for the proper functioning of the present device and method to be obtained . Although certain preferred embodiments of the device and the method have been described in more detail, variations and modifications of the device and the method may become apparent to those skilled in the art in the field of the invention. All such modifications and variations are considered to fall within the scope of the subsequent patent claims. 12 References [1][2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] B. Stuart, Bio/ogical applications of infrared spectroscopy, Wiley, 1997 H. Jiang et.a |, "Wavelength Selection for Detection of Slight Bruises on Pears Based on Hyperspectral|maging", Applied Sciences, v. 6, no. 12, pp. 450, I\/|DP| 2016 P. Jonsson, Surface Status Classification, Uti/izing Image Sensor Technology and Computer Models, Doctoral thesis no. 219, Mid Sweden University, 2015.
Guterman et.a|, "Methods of producing video images that are independent of the background lighting",US Patent no. US 10.630.907. B2, 21th of April 2020.Guterman et.al., "Methods of producing video images that are independent of the background lighting", US Patent no. US 10,630,907. B2, 21st of April 2020.
Sten Löfving, "Optisk metod att uppskatta egenskaper för ett is- eller vattenbelagt mätobjekt", Svensktpatent, nummer SE 531 949 C2, 15 september 2009.Sten Löfving, "Optical method to estimate properties of an ice- or water-covered measuring object", Swedish patent, number SE 531 949 C2, September 15, 2009.
T. Hyvärinen et.a|, "Compact high-resolution VIS/NIR hyperspectral sensor", Proceedings of the SPIE -The International Society for Optical Engineering, v. 8032, Conference: Next-Generation SpectroscopicTechnologies IV, 25-26 April 2011, Orlando, FL, USA.T. Hyvärinen et.a|, "Compact high-resolution VIS/NIR hyperspectral sensor", Proceedings of the SPIE -The International Society for Optical Engineering, v. 8032, Conference: Next-Generation SpectroscopicTechnologies IV, 25-26 April 2011, Orlando, FL, USA.
J. Casselgren et.a|, "Road condition analysis using NIR illumination and compensating for surroundinglight", Optics and Lasers in Engineering, v 77, pp. 175-82, Feb. 2016 S. Bhattacharyya et.a|, "Implementation of Digital Lock-in Amplifier", Journal of Physics: ConferenceSeries, v 759, 2016 l\l|.Lakka et.a|, "Development of an FPGA-Based SPWM Generator for High Switching Frequency DC/AC |nverters", IEEE Transactions on Power Electronics, v.29, no. 1, January 2014J. Casselgren et.a|, "Road condition analysis using NIR illumination and compensating for surrounding light", Optics and Lasers in Engineering, v 77, pp. 175-82, Feb. 2016 S. Bhattacharyya et.a|, "Implementation of Digital Lock-in Amplifier", Journal of Physics: ConferenceSeries, v 759, 2016 l\l|.Lakka et.a|, "Development of an FPGA-Based SPWM Generator for High Switching Frequency DC/AC |nverters", IEEE Transactions on Power Electronics, v.29, no. 1, January 2014
Claims (3)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE2030308A SE544814C2 (en) | 2020-10-12 | 2020-10-12 | Imaging material analyzer and procedure for using it |
PCT/SE2021/000008 WO2022081057A1 (en) | 2020-10-12 | 2021-10-11 | Material imaging analyzer and method for its use |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE2030308A SE544814C2 (en) | 2020-10-12 | 2020-10-12 | Imaging material analyzer and procedure for using it |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE2030308A1 true SE2030308A1 (en) | 2022-04-13 |
SE544814C2 SE544814C2 (en) | 2022-11-29 |
Family
ID=81208408
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE2030308A SE544814C2 (en) | 2020-10-12 | 2020-10-12 | Imaging material analyzer and procedure for using it |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
SE (1) | SE544814C2 (en) |
WO (1) | WO2022081057A1 (en) |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1994002812A1 (en) * | 1992-07-28 | 1994-02-03 | Patchen California, Inc. | Structure and method for differentiating one object from another object |
EP0710817A1 (en) * | 1993-06-29 | 1996-05-08 | Omron Corporation | Road-surface examining device and device using it |
US20040183019A1 (en) * | 2003-03-14 | 2004-09-23 | Andreas Mandelis | Method of photocarrier radiometry of semiconductors |
US20070058170A1 (en) * | 2005-09-12 | 2007-03-15 | Lodder Robert A | Method and system for in situ spectroscopic evaluation of an object |
US20130278749A1 (en) * | 2012-04-13 | 2013-10-24 | Andreas Mandelis | Method and apparatus for performing heterodyne lock-in imaging and quantitative non-contact measurements of electrical properties |
WO2014033465A1 (en) * | 2012-08-30 | 2014-03-06 | Iti Scotland - Scottish Enterprise | Long wavelength infrared detection and imaging with long wavelength infrared source |
WO2018102467A1 (en) * | 2016-11-29 | 2018-06-07 | Anasys Instruments Corporation | Method and apparatus for enhanced photo-thermal imaging and spectroscopy |
US20190226909A1 (en) * | 2016-07-26 | 2019-07-25 | Universität Stuttgart | Method and device for spatially resolved measurement of radiation signals |
WO2019232399A1 (en) * | 2018-06-01 | 2019-12-05 | Photothermal Spectroscopy Corp. | Wide area optical photothermal infrared spectroscopy |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5310260A (en) * | 1990-04-10 | 1994-05-10 | Luxtron Corporation | Non-contact optical techniques for measuring surface conditions |
-
2020
- 2020-10-12 SE SE2030308A patent/SE544814C2/en unknown
-
2021
- 2021-10-11 WO PCT/SE2021/000008 patent/WO2022081057A1/en active Application Filing
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1994002812A1 (en) * | 1992-07-28 | 1994-02-03 | Patchen California, Inc. | Structure and method for differentiating one object from another object |
EP0710817A1 (en) * | 1993-06-29 | 1996-05-08 | Omron Corporation | Road-surface examining device and device using it |
US20040183019A1 (en) * | 2003-03-14 | 2004-09-23 | Andreas Mandelis | Method of photocarrier radiometry of semiconductors |
US20070058170A1 (en) * | 2005-09-12 | 2007-03-15 | Lodder Robert A | Method and system for in situ spectroscopic evaluation of an object |
US20130278749A1 (en) * | 2012-04-13 | 2013-10-24 | Andreas Mandelis | Method and apparatus for performing heterodyne lock-in imaging and quantitative non-contact measurements of electrical properties |
WO2014033465A1 (en) * | 2012-08-30 | 2014-03-06 | Iti Scotland - Scottish Enterprise | Long wavelength infrared detection and imaging with long wavelength infrared source |
US20190226909A1 (en) * | 2016-07-26 | 2019-07-25 | Universität Stuttgart | Method and device for spatially resolved measurement of radiation signals |
WO2018102467A1 (en) * | 2016-11-29 | 2018-06-07 | Anasys Instruments Corporation | Method and apparatus for enhanced photo-thermal imaging and spectroscopy |
WO2019232399A1 (en) * | 2018-06-01 | 2019-12-05 | Photothermal Spectroscopy Corp. | Wide area optical photothermal infrared spectroscopy |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
Jonsson P. et al., 'Road Surface Status Classification Using Spectral Analysis of NIR Camera Images' IEEE Sensors Journal, 2015, vol. 15, s. 1641-1656 * |
Jonsson P. 'Surface classification status, utilizing image sensor technology and computer models': Mittuniversitetet, Institutionen för elektronikkonstruktion, 2015, Doktorsavhandling no. 219, s. 1-90, ISSN 1652-893X * |
Liu C. and Gu J. 'Discriminative Illumination: Per-Pixel Classification of Raw Materials Based on Optimal Projections of Spectral BRDF' IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 2014, Vol. 36, s. 86-98 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE544814C2 (en) | 2022-11-29 |
WO2022081057A1 (en) | 2022-04-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102297502B1 (en) | System and method for defect detection and photoluminescence measurement of a sample | |
US8587657B2 (en) | Determining a number of objects in an IR image | |
US6466961B1 (en) | Methods for adapative spectral, spatial and temporal sensing for imaging applications | |
US9680412B2 (en) | Method and apparatus for testing photovoltaic modules | |
US9869633B2 (en) | Spectral imaging of a sample using a plurality of discrete mid-infrared wavelengths | |
CN102332085A (en) | Image processing apparatus, image processing method, program, and electronic apparatus | |
US20200065582A1 (en) | Active hyperspectral imaging with a laser illuminator and without dispersion | |
Farsund et al. | Required spectral resolution for bioaerosol detection algorithms using standoff laser-induced fluorescence measurements | |
US11851795B2 (en) | System and method for characterization of patterns marked on a fabric | |
SE2030308A1 (en) | Imaging material analyzer and procedure for using it | |
JP6826972B2 (en) | Imaging device | |
US5895910A (en) | Electro-optic apparatus for imaging objects | |
CN107421439A (en) | It is a kind of to be detected and coordinate tracking system and method without imageable target conspicuousness | |
JP5143175B2 (en) | Identification method and identification device based on Raman scattering, and Raman scattering spectrum measurement method and measurement device | |
Sankararao et al. | Optimal parameter selection for uav based pushbroom hyperspectral imaging | |
EP3430472B1 (en) | Method of producing video images that are independent of the background lighting | |
US20230084219A1 (en) | Systems and methods for photoreflectance spectroscopy using parallel demodulation | |
JP2021001777A (en) | Growth state evaluation method and evaluation device for plant | |
WO2021065367A1 (en) | Imaging device, imaging system, and imaging method | |
KR102069811B1 (en) | An IR hyperspectral imaging apparatus for gas analysis and a method of analyzing gas | |
Schwarte et al. | 4. Short wave infrared spectroscopy using snapscan hyperspectral sensor camera | |
Singh et al. | Efficient method for real-time range enhancement of electro-optical imaging system | |
Mahmoud et al. | Detection and Classification of Floating and Submerged Polluted Targets at Turbid Water Using Remote Sensing Hyperspectral Imaging | |
WO2002014971A1 (en) | Methods for adaptive spectral, spatial and temporal sensing for imaging applications | |
JP5561520B2 (en) | Image processing apparatus, image processing method, program, and electronic apparatus |