3D-camera voegt diepte- en spectrale gegevens samen

De compacte Hyperspectral Stripe Projector (HSP) combineert de HSP, een monochrome sensorarray en geavanceerde programmering om gebruikers een completer beeld te geven van de vorm en compositie van een object. Het legt vierdimensionale informatie van een afbeelding vast — drie ruimtelijke en één spectrale — in realtime.

HSP maakt gebruik van draagbare 3D-beeldvormingstechnieken - zoals gezichts-ID-systemen in smartphones en body-trackers in spelsystemen - en voegt een manier toe om brede spectrale gegevens uit elke vastgelegde pixel te halen. Deze gecomprimeerde gegevens worden gereconstrueerd in een 3D-kaart met spectrale informatie die honderden kleuren kan bevatten en kan worden gebruikt om niet alleen de vorm van een object te onthullen, maar ook de materiële samenstelling ervan.

Reguliere RGB-camera's (rood, groen, blauw) bieden drie spectrale kanalen; een hyperspectrale camera biedt echter spectra in veel kanalen. HSP codeert tegelijkertijd de diepte- en hyperspectrale metingen, waardoor het gebruik van een monochrome camera mogelijk is in plaats van een dure hyperspectrale camera zoals die doorgaans wordt gebruikt in vergelijkbare systemen.

HSP gebruikt een kant-en-klaar digitaal microspiegelapparaat (DMD) om strepen met patronen te projecteren die er ongeveer uitzien als kleurrijke streepjescodes op een oppervlak. Door de witlichtprojectie door een diffractierooster te sturen, worden de overlappende patronen in kleuren gescheiden. Elke kleur wordt teruggekaatst naar de monochrome camera, die een numeriek grijsniveau aan die pixel toewijst. Elke pixel kan meerdere niveaus hebben, één voor elke kleurstreep die het weerspiegelt. Deze worden opnieuw gecombineerd tot een algemene spectrale waarde voor dat deel van het object.

De fijn afgestemde spectra kunnen verder reiken dan zichtbaar licht. Wat ze terugkaatsen naar de sensor als gemultiplexte fijnbandspectra kan worden gebruikt om de chemische samenstelling van het materiaal te identificeren. Tegelijkertijd worden vervormingen in het patroon gereconstrueerd in 3D-puntenwolken, in wezen een afbeelding van het doel, maar met veel meer gegevens dan een gewone momentopname zou kunnen bieden.