Das One-Pix1 Kit hat das Ziel, die hyperspektrale Bildgebung so weit wie möglich zu verbreiten, indem es diese Technologie durch eine erleichterte Nutzung und einen erschwinglichen Preis zugänglich macht. Es richtet sich insbesondere an Forschungsteams und Akademiker und ermöglicht es, eine wissenschaftliche Gemeinschaft zusammenzubringen und ihnen eine Open-Source-Lösung für den Austausch und die kontinuierliche Verbesserung anzubieten.
Bei der hyperspektralen Bildgebung werden mehr als hundert Bilder einer Szene jeweils bei unterschiedlichen Wellenlängen gemessen. Dies ermöglicht es, feine räumliche und spektrale Informationen über die Szene zu erhalten. Das One-Pix-Kit ist eine Hyperspektralkamera, die eine neue, unkonventionelle Bildgebungsmethode, die sogenannte Ein-Pixel-Bildgebung, verwendet. Es rekonstruiert ein Bild aus einem einzelnen Detektor durch Projektionen strukturierter Muster. Auf diese Weise kann ein einfaches Spektrometer in eine Hyperspektralkamera umgewandelt werden, die in Innenräumen im sichtbaren Spektralbereich arbeitet. Es kann jedoch auch auf den nahen Infrarotbereich ausgedehnt werden, um die Rotfront von Pflanzenszenen zu analysieren. Generell sind seine Anwendungen vielfältig: Präzisionslandwirtschaft, optische Sortierung, Oberflächencharakterisierung und Materialanalyse, Pharmakologie, Geologie/Bergbau, medizinische Diagnostik und geführte Chirurgie etc.
Zukünftigen Nutzern stehen mehrere Angebote zur Verfügung, die von einem Materialsatz zum Selbstzusammenbau bis hin zu einem schlüsselfertigen, kalibrierten Kit reichen. Der Preis von 5000C ist ein großer Vorteil im Vergleich zu den Kosten anderer Lösungen auf dem Markt, die eine zehnfache Investition erfordern. Das One-Pix-Kit ist kostengünstig und leicht zugänglich und stellt ein echtes Lehrmittel dar. Es ist der ideale Verbündete für Lehrer und Schüler, um die Funktionsweise der Spektralbildgebung, Fourier-Optik, Bildverarbeitung/Machine Learning, Spektroskopie usw. zu demonstrieren und zu entdecken.
Funktionsprinzip
Das One-Pix-Kit enthält einen Videoprojektor und ein fibriertes Spektrometer mit überlagerten Sichtfeldern. Bei der One-Pix-Technologie wird eine Reihe von strukturierten Bildern (basierend auf Bernoulli-, Hadamard- oder Fourier-Mustern) auf eine abzubildende Szene projiziert. Ein Spektrometer misst das durchschnittliche reflektierte Spektrum der Szene für jede Projektion. Ein Algorithmus rekonstruiert dann den Hyperwürfel der Szene aus allen während der Aufnahme gemessenen Spektren, so dass die Auflösung des Bildes mit zunehmender Datenerhebung immer besser wird. Das Raspberry Pi-Board sorgt für die Synchronisation zwischen den Musterprojektionen und den Messungen des Spektrometers. Das modulare Kit kann mit verschiedenen Spektrometern verwendet werden.
Ein Open-Source-Kit
Mit diesem Kit ist eine freie Repository auf der GitHub-Plattform verbunden. Dieses Archiv enthält die Dokumentation für den Selbstbau eines One-Pix-Hardware-Kits, das mit dem Hauptziel entwickelt wurde, in einem normalen Fablab mit Laserschnitt zusammengebaut werden zu können. Es ist nur wenig Verkabelung (alles mit Niederspannung) und kein Löten erforderlich. Das Repository enthält auch alle Algorithmen, die die Messung von Hyperspektralbildern ermöglichen. Außerdem werden alle Skripte gehostet, die auf dem neuesten Stand gehalten werden. One-Pix ist so konzipiert, dass Benutzerentwicklungen leicht implementiert werden können, um die Ergonomie und die technischen Spezifikationen des Instruments kontinuierlich zu verbessern. Ziel ist es, einen Raum für die Übernahme, Verbreitung und Zusammenarbeit innerhalb einer Nutzergemeinschaft zu schaffen.
One-Pix vs. Pro-Pix
Das One-Pix-Kit wurde ausschließlich für die Verwendung in Innenräumen konzipiert. Eine leistungsfähigere Version - Pro-Pix - befindet sich derzeit in der Entwicklung und im Demonstrationsstadium. Durch die Integration weiterer, robusterer Komponenten wird Pro-Pix in der Lage sein, auch in Außen- oder Industrieumgebungen zu funktionieren. Er wird sich auch auf die Algorithmen stützen, die bereits im GitHub eingetragen sind. Die Markteinführung ist für 2023 geplant.
Vermarktung unter einer neuen Marke: Pop
Um diese beiden neuen Produkte - One-Pix und Pro-Pix - zu vermarkten, hat Photonics Bretagne eine neue Marke mit dem Namen Pop (Photonics Open Projects) gegründet.
Ganz allgemein dient Pop dazu, die Zusammenarbeit bei der Entwicklung innovativer Produkte im Bereich der Agrophotonik zwischen Photonics Bretagne und Arvalis - Institut du végétal aufzuwerten.