AT404886B - System zur erfassung von bildlichen und substanzbezogenen daten - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Erfassung von bildlichen und substanzbezogenen Daten. 



   Bisher wird zur Erfassung von Bildern eine Photographie, eine Videotechnologie oder aber auch eine Bildverarbeitungstechnologie angewandt. Die Bildverarbeitungstechnologie erfasst in raumzeitlichern Zusammenhang die Intensität der Photonen sowie der Photonen-Stoff-Interaktionen durch punktuelle, sequentielle oder   paretieie   Abtastung des Raumes. Die Resultate sind Bilder oder Bildsequenzen. 



   Ein Graustufenbild   enthält   die superponierte Intensität des auf die Fläche projizierten Lichtes. Die Farbbilder weisen die dem menschlichen Aufnahmevermögen entsprechende spektrale Informationsstruktur auf. Im allgemeinen enthalten die Bilder als Informationsquelle eine Art räumliche Struktur der Natur. 



  Stoffbezogene substantielle Informationen können mit Hilfe anderer Technologien erfasst werden, wie   z. B.   der Spektralanalyse. 



   Die Spektralanalyse ist eine   Photonenseparationstechnologie,   mit der substanzbezogene elektromagnetische Informationen erfasst werden können. Die substanzbezogene Information entsteht aufgrund von Absorption und/oder Emission stoffspezifischer Wellenlänge. 



   Die DE-AS 2 152 029 betrifft beispielsweise die Erfassung und Vermessung eines optischen Spektrums einer Strahlenquelle. Die zugehörige Anordnung ergibt dabei eine zeitliche Intensitätsanalyse eines Spektrums. Bei dem bekannten Gegenstand handelt es sich um eine Art von Spektralanalysator, wobei das Ergebnis ein einziges Spektrum ist. 



   Die US-A-5 177 694 offenbart eine Anordnung, weiche für die Farbkontrolle entsprechend der Charakteristik der menschlichen Augen entspricht. Die Anordnung enthält dementsprechend eine Farbkamera und ein entsprechendes Auswertesystem, durch welches die Relationen dreier (rot-grün-blau) Farbkomponenten erfasst, verglichen und ausgewertet werden können. Es wird also eine statische sichtbare dreispektralkompo- 
 EMI1.1 
 nungssystemen geschieht. 



   Die   US-A-4   194 217 schliesslich zeigt eine Anordnung, die zur Erfassung von Spektralunterschieden und die Darstellung derselben von Objektiven dient, welche aufgrund einer schmalen Spektralbandbeleuchtung des Objektes über dieses hinwegbewegt werden, wobei die Unterschiede mittels einer Videokamera oder Photodiode erfasst werden. Eine   flächenweise Spektralerfassung   ist mit dieser Anordnung nicht möglich, weil eine Zuordnungsmöglichkeit der   Wellenlänge   und der zugehörigen Bilderfassungseinrichtung fehlt. Das System speichert nur Videowerte, die durch eine Kontrollautomatik vorselektiert sind, wobei die Speicherung aufgrund von Amplitudenvergleich und Video-Time Gating erfolgt. Die Videokamera dient also lediglich als verbesserte Photodiode bei der bekannten Ausbildung.

   Die bekannte Anordnung ermöglicht allerdings eine Spektralanalyse, wobei die Spektrumteile eines reflektierenden Objekts erfasst und analysiert werden können. 



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Bilder mit substanzbezogenen Informationen der Objekte zu erzielen, wobei auch eine topologische Substanzerkennung des Objekts berechnet und realisiert werden soll. 



   Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass für jeden Punkt der Objektoberfläche mittels punkterfassender Spektralzerleger die vom Objekt kommenden,   z. B. mittels   eines Scanners erfassten Strahlen   punktmäBig   spektral zerlegt werden, wonach dann mit optoelektronischen Umwandern die spektral zerlegten Strahlen einzeln simultan bzw. nahezu simultan umgewandelt und die erhaltenen Signale mittels eines Rechnersystems ausgewertet werden. 



   Dadurch wird mit Hilfe des spektralzerlegenden Systems der Photonenraum in einem optischen Spektralraum abgebildet, welcher dann optoelektronisch in einen spektralen Informationsraum umgewandelt wird. Das Gesamtsystem ordnet damit zu jedem Punkt des Raumes ein bestimmtes Spektrum zu. Der resultierende   Spektralraum   kann dann in Bildform rekonstruiert werden, wo sowohl geometrisch formbezogene als auch stoffbezogene Informationen dargestellt werden können. In dem Rechnersystem werden die Datenstrukturen entsprechend verarbeitet, interpretiert und verwertet. 



   Vorteilhafterweise können die vom Objekt kommenden Strahlen mittels eines Bildteilers aufgespalten werden, wobei der eine Teil der Strahlen der Spektralzerlegung und der andere Teil einer Bilderfassungseinnchtung zugeführt werden, und wobei das mit der Bilderfassungseinrichtung erzielte Bild mit den Signalen der optoelektronisch umgewandelten Spektren korreliert werden. Damit wird erreicht, dass eine dem menschlichen Aufnahmevermögen zugänglichere Darstellung geschaffen wird, weil von dem zusätzlich angefertigten Bild die Konturen bzw. der Aufbau in das Rechnersystem mit eingebracht werden, wobei durch die Spektralzerlegung und gleichzeitige Aufarbeitung eine besonders gute Übereinstimmung der beiden angefertigten Bilder erreicht wird. 



   Um die im Rechnersystem verarbeiteten Signale entsprechend interpretieren zu können, kann im Auswerterechnersystem eine substanzbezogene Normspektren enthaltende Datenbank vorgesehen sein, wobei in dem Auswerterechnersystem die von der Spektralzerlegung kommenden Signale mit den Norm- 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 
 EMI2.1 
 den   Spektratumwandler   matrizenmässig angeordnet sein, wodurch eine besonders zuverlässige Abgleichung mit der Darstellung des Objekts gegeben ist. 



   Beim erfindungsgemässen System handelt es sich zusammengefasst um eine geometrische punktweise Abtastung eines Feldes, wobei das von jedem Punkt erhaltene Signal erfasst und das Spektrum jedes Punktes bestimmt wird. Es wird damit für jeden abgetasteten Punkt je ein Spektrum rasterweise gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig erfasst und das Ergebnisbild aufgrund der gesamten geometrisch geordneten Spektrenmenge berechnet. Das Ergebnis ist dann eine   bildmässige   Abbildung des Objekts bzw. Raumsegments, wobei die einzelnen Bildpunkte Grössen   (Farb- oder   Graustufen) darstellen, die aus den zugehörigen Spektren errechnet werden.

   Es wird damit eine der Zahl der abgetasteten Punkte entsprechende Anzahl von Spektren erhalten, wodurch eine   N-spektralkomponentenbezogene,   dynamische Abtastung des Objekts/Raumsegmentes und aufgrund der Berechnungen an den erfassten Spektren die Erstellung eines mit menschlichem Auge sonst nicht sichtbaren Bildes erhalten. Es wird somit eine exakte   punktweiselräumliche   reflexions- bzw. absorptionsmässige Spektralabbildung eines Objektes oder Raumsegmentes erhalten, wobei - wie schon   angeführt - die Spektralzerlegung für   jeden Punkt gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig erfolgt. 
 EMI2.2 
 ter Spektrenscharen berechnet und realisiert werden. 



  

Claims (4)

1. Patentansprüche 1. System zur Erfassung von bildlichen und substanzbezogenen Daten von Objekten, dadurch gekenn- zeichnet, dass für jeden Punkt der Objektoberfläche mittels punkterfassender Spektralzerleger (3) die vom Objekt kommenden, z. B. mittels eines Scanners (7) erfassten Strahlen punktmässig spektral zerlegt werden, wonach dann mit optoelektronischen Umwandern (4) die spektral zerlegten Strahlen einzeln simultan bzw. nahezu simultan umgewandelt und die erhaltenen Signale mittels eines Rechnersystems (5) ausgewertet werden.
2. 2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Objekt kommenden Strahlen mittels eines Bildteilers (8) aufgespalten werden, wobei der eine Teil der Strahlen der Spektralzerlegung und der andere Teil einer Bilderfassungseinrichtung (6) zugeführt werden, wobei das mit der Bilderfas- sungseinrichtung erzielte Bild mit den Signalen der optoelektronisch umgewandelten Spektren korreliert wird.
3. 3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Auswerterechnersystem (5) eine substanzbezogene Normspektren enthaltende Datenbank vorgesehen ist, wobei in dem Auswerterech- nersystem (5) die von der Spektralzerlegung kommenden Signale mit den Normspektren zur Identifizie- rung der erfassten Substanz verglichen werden.
4. 4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die punkterfassenden Spektralumwandler (3) matrizenmässig angeordnet sind.