3D-Kamera führt Tiefen- und Spektraldaten zusammen

Der kompakte Hyperspectral Stripe Projector (HSP) kombiniert den HSP, ein monochromes Sensorarray und eine ausgeklügelte Programmierung, um Benutzern ein vollständigeres Bild der Form und Zusammensetzung eines Objekts zu geben. Es erfasst vierdimensionale Informationen aus einem Bild – drei räumliche und eine spektrale – in Echtzeit.

HSP orientiert sich an tragbaren 3D-Bildgebungstechniken – wie Gesichtserkennungssystemen in Smartphones und Körpertrackern in Spielsystemen – und fügt eine Möglichkeit hinzu, breite Spektraldaten aus jedem erfassten Pixel zu ziehen. Diese komprimierten Daten werden zu einer 3D-Karte mit spektralen Informationen rekonstruiert, die Hunderte von Farben enthalten und verwendet werden können, um nicht nur die Form eines Objekts, sondern auch seine Materialzusammensetzung aufzuzeigen.

Normale RGB-Kameras (Rot, Grün, Blau) bieten drei Spektralkanäle; Eine Hyperspektralkamera liefert jedoch Spektren in vielen Kanälen. HSP kodiert gleichzeitig die Tiefen- und Hyperspektralmessungen und ermöglicht so die Verwendung einer monochromen Kamera anstelle einer teuren Hyperspektralkamera, wie sie normalerweise in ähnlichen Systemen verwendet wird.

HSP verwendet ein handelsübliches digitales Mikrospiegelgerät (DMD), um gemusterte Streifen, die wie bunte Strichcodes aussehen, auf eine Oberfläche zu projizieren. Das Senden der Weißlichtprojektion durch ein Beugungsgitter trennt die überlappenden Muster in Farben. Jede Farbe wird zurück zur Monochromkamera reflektiert, die diesem Pixel eine numerische Graustufe zuweist. Jedes Pixel kann mehrere Ebenen haben, eine für jeden Farbstreifen, den es reflektiert. Diese werden zu einem Gesamtspektralwert für diesen Teil des Objekts rekombiniert.

Die fein abgestimmten Spektren können über das sichtbare Licht hinausreichen. Was sie als gemultiplexte Feinbandspektren an den Sensor zurücksenden, kann verwendet werden, um die chemische Zusammensetzung des Materials zu identifizieren. Gleichzeitig werden Verzerrungen im Muster in 3D-Punktwolken rekonstruiert, im Wesentlichen ein Bild des Ziels, aber mit viel mehr Daten, als ein einfacher Schnappschuss liefern könnte.