Un team di ricercatori della cattedra di comunicazioni multimediali ed elaborazione dei segnali presso la Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) ha sviluppato una fotocamera intelligente che raggiunge non solo un'elevata risoluzione spaziale e temporale ma anche spettrale. La fotocamera ha una vasta gamma di applicazioni che possono migliorare la protezione dell'ambiente e le misure di conservazione delle risorse, nonché la guida autonoma o l'agricoltura moderna. I risultati della ricerca sono stati pubblicati come pubblicazione ad accesso aperto.

"Finora la ricerca si è concentrata principalmente sull'aumento della risoluzione spaziale e temporale, che significa il numero di megapixel o immagini al secondo, " spiega il docente Dr. Jürgen Seiler. "La risoluzione spettrale - la lunghezza d'onda e quindi la percezione dei colori - è stata ampiamente regolata per adattarsi alla vista umana durante lo sviluppo delle fotocamere, che corrisponde semplicemente alla misurazione dei colori rosso, verde e blu. Però, molte più informazioni sono nascoste nello spettro luminoso che può essere utilizzato per una vasta gamma di compiti. Per esempio, sappiamo che alcuni animali usano spettri di luce aggiuntivi per cacciare e cercare cibo".

Tre risoluzioni in una fotocamera

Seiler, chi è un ingegnere elettrico, ha sviluppato una fotocamera multispettrale ad alta risoluzione che migliora la percezione umana con il suo team presso la cattedra di comunicazioni multimediali ed elaborazione dei segnali (LMS) guidata dal Prof. Dr. Kaup alla FAU. Combina tutte e tre le risoluzioni:spaziale, temporale e spettrale, in una soluzione conveniente. "Fino ad ora, esistevano solo metodi estremamente costosi e complessi per misurare le gamme ultraviolette o infrarosse della luce o singole bande spettrali per applicazioni industriali speciali, " afferma Seiler. "Abbiamo cercato un modello efficiente in termini di costi e siamo stati in grado di sviluppare una fotocamera multispettrale molto conveniente".

I ricercatori hanno collegato diverse fotocamere standard economiche con vari filtri spettrali per formare una serie di fotocamere multispettrali. "Abbiamo quindi calcolato un'immagine per combinare le varie informazioni spettrali di ciascun sensore, " spiega Nils Genser, ricercatore associato presso LMS. "Questo nuovo concetto ci consente di determinare con precisione i materiali di ciascun oggetto catturato utilizzando una sola immagine".

Allo stesso tempo, la nuova telecamera è di gran lunga superiore ai sistemi esistenti in termini di spazio, risoluzione temporale e spettrale. Poiché l'ambiente circostante è registrato da diversi "occhi", come nel caso della vista umana, il sistema fornisce anche una precisa indicazione di profondità. Ciò significa che il sistema non solo determina con precisione il colore e alcune proprietà del materiale degli oggetti che cattura, ma anche la distanza tra loro e la fotocamera.

Ideale per la guida autonoma e la tecnologia ambientale

La guida autonoma è una potenziale applicazione per queste nuove telecamere intelligenti. "Un'intera gamma di soluzioni a vari problemi si è ora aperta grazie alla nostra nuova tecnologia, " dice Seiler. "Nella gamma di infrarossi, Per esempio, possiamo distinguere tra persone reali e segnaletica utilizzando la firma termica. Per la guida notturna, possiamo rilevare gli animali che attraversano la strada con un preavviso sufficiente".

L'alta risoluzione, telecamere multispettrali potrebbero essere utilizzate anche per proteggere l'ambiente e conservare le risorse. "Diverse materie plastiche differiscono significativamente l'una dall'altra in vari intervalli dello spettro, che è qualcosa che la nuova fotocamera intelligente può rilevare in modo affidabile, " sottolinea Genser. "Grandi quantità di plastica vengono semplicemente bruciate anziché separate per il riciclaggio poiché hanno un aspetto simile. Ora possiamo separarli in modo affidabile".