Hyperspectrale imaging: een brede waaier van toepassingsmogelijkheden
Hyperspectrale camera’s vormen de visiesystemen van de toekomst die uit één beeldopname en per pixel meer, sneller en gedetailleerdere informatie weten te halen. Zij danken hun kracht aan het combineren van spectroscopie met digitale beeldverwerking. Ze maken hierbij niet enkel gebruik van de 3 brede spectra van het zichtbare licht (zijnde de drie primaire kleuren: rood, groen en blauw) en het brede NIR (Nabij InfraRood) domein, maar delen deze spectra op in verschillende, nauwere, spectrale banden. Hierbij geldt dat hoe groter het aantal banden, des te groter de spectrale resolutie. Het resultaat is dat voor ieder pixel een soort spectrale handtekening opgemeten wordt, die voor ieder materiaal uniek is. Door afwijkende spectrale handtekeningen op te sporen, kunnen bijvoorbeeld defecten opgespoord worden. Bovendien operen hyperspectrale camera’s ook buiten het visuele domein waardoor ze het onzichtbare toch duidelijk ‘zichtbaar’ kunnen maken. Gekoppeld aan complexe signaalverwerking die ‘real-time’ beeldverwerking mogelijk maakt, biedt hyperspectrale beeldvorming zeer brede toepassingsmogelijkheden in de voedingsproductie:
Screening van oppervlakte kwaliteit
Voorbeelden van het gebruik van hyperspectrale camera’s voor het screenen van oppervlaktekwaliteit zijn ondermeer blutsdetectie bij appels, classificatie van frietaardappelen en het detecteren van verschillende kwaliteitsgebreken bij sinaasappelen. Andere voorbeelden van toepassingen zijn het detecteren van kleine barstjes in coatings of bevuiling aan het oppervlak van producten. Door bepaalde golflengtegebieden te gebruiken kan ook net onder de oppervlakte ‘gekeken’ worden.
Kleur- en patroonherkenning
Hyperspectrale beeldvorming is in staat om snel een duidelijk onderscheid te maken tussen producten met verwante kleur, zoals bijvoorbeeld verschillende vleestypes. Ook patroonherkenning, waarvan het monitoren van de gelijkmatige verdeling van chocolade snippers aan het oppervlak van een koekje als voorbeeld kan worden gegeven, behoort tot de toepassingsmogelijkheden.
Visualisatie van productsamenstelling
Via hyperspectrale beeldverwerking kan per pixel de chemische samenstelling van het productoppervlak afgeleid worden. Vooral het NIR-gebied (800 – 2500 nm) leent zich uitstekend voor het bepalen van de spatiale verdeling van vocht, eiwit, suiker of vet in heterogene voedingsproducten zoals bijvoorbeeld vlees of vis. Ook kunnen de pure spectra van ingrediënten bepaald worden. Zo kent sucrose een scherpe absorptie van de golflengteband rond 1430 nm. Honing heeft dan weer een totaal ander absorptiespectrum dan suikers. Bijgevolg kunnen corn flakes gecoat met sucrose of honing makkelijk onderscheiden worden. Via spectrale beeldverwerking kan bijvoorbeeld ook een beeld verkregen worden van de verdeling, gluten, zetmeel en lucht in een brooddeeg tijdens mixen.
Detectie van vreemde voorwerpen
Er bestaan reeds heel wat systemen om vreemde voorwerpen te detecteren. Het detecteren van ongewenste voorwerpen die een gelijkaardige kleur als het product hebben (bv. plastic) of die doorzichtig zijn (bv. glas) blijft echter een uitdaging. Hyperspectrale camera’s kunnen hier een oplossing bieden daar deze systemen toelaten deze moeilijk detecteerbare materialen toch waar te nemen. Een zeer concrete toepassing van hyperspectrale camera’s ligt in hun implementatie op sorteerlijnen voor groenten, fruit, graan, enz. Met geavanceerde beeldsensortechnologie en signaalverwerking kan de snelheid van de camera’s en beeldverwerking zodanig opgevoerd worden dat producten in ‘real-time’ en aan hoge snelheid kunnen gescand worden op een transportband.
Hygiëne-inspectie
Via hyperspectrale beeldvorming kan het ‘onzichtbare’ zichtbaar gemaakt worden. Urinezuur op eischalen bijvoorbeeld of de aanwezigheid van bepaalde mycotoxineproducerende schimmels. Deze voorbeelden geven aan dat hyperspectrale beeldverwerking ook mogelijkheden biedt voor een betere screening van bepaalde hygiëneparameters.
Sensors for Food project evalueert deze mogelijkheden ook voor uw bedrijf !
Ziet u mogelijkheden voor dergelijke kwaliteitsanalyses op uw product? Wenst u test cases te laten uitvoeren? Wil u de mogelijkheden uitgewerkt zien in een ‘proof of principle’? Dat kan in het bij Flanders’ FOOD recent gestarte, gesubsidieerde project ‘Sensors For Food’. Hyperspectrale camera’s zijn één van de innovatieve sensortypes die hierbinnen geëvalueerd, geoptimaliseerd en gevalideerd worden. Imec (Interuniversitair micro-elektronica centrum), en MebioS (K.U.Leuven) stellen hun geavanceerde prototypes ter beschikking waarmee, indien gewenst, tot bij bedrijven zelf gegaan kan worden om oplossingen en opportuniteiten te bieden voor problemen en uitdagingen in de voedingsproductie die met vaak toegepaste steekproefsgewijze en manuele controles of met huidige sensortypes minder efficiënt aangepakt kunnen worden. Meer info mbt het validatietraject is beschikbaar op:
http://www.flandersfood.com/sites/default/files/Infofiche%20Hyperspectrale%20camera.pdf
Meer weten
Heeft u vragen rond de toepassingen van hyperspectrale camera’s op uw producten, bent u geïnteresseerd in een test op uw grondstoffen of producten, of wil u gewoon méér weten over het potentieel van deze toptechnologie? Aarzel dan niet om ons te contacteren via :
