Gepubliceerd op 12 april 2021
Het menselijk oog en traditionele RGB-camera's (Red-Green-Blue) nemen materialen waar door het licht op te vangen dat door het materiaal wordt weerkaatst in drie brede banden van het zichtbare elektromagnetische spectrum (400-700 nm): rood, groen en blauw.
Hyperspectrale camera's daarentegen verdelen het weerkaatste licht in een zeer groot aantal veel smallere, vaak aan elkaar grenzende, spectrale banden, en breiden bovendien het spectrale bereik uit tot het nabij-infrarood (NIR, 700-1000 nm) en het kortegolf-infrarood (SWIR, 1000-2500 nm). Elke pixel in een hyperspectraal beeld bevat derhalve informatie die is verzameld in een groot aantal spectrale kanalen, verspreid over het gehele zichtbare en infrarode spectrum.
Een hyperspectraal beeld is een driedimensionale matrix (een hyperspectrale gegevenskubus genoemd). Naast de twee ruimtelijke dimensies is er een spectrale dimensie die bestaat uit een stapeling van opnames van dezelfde scène gezien op vele aansluitende golflengten. Bron: ESA
Deze zeer hoge spectrale resolutie vergemakkelijkt de differentiatie van beeldkenmerken op basis van de verschillende respons in elke spectrale band. Dit vereist echter een "unmixing" van het signaal, d.w.z. een opsplitsing van elk pixel in zijn samenstellende spectra, de bepaling van hun abundanties en eventuele bijkomende componenten zoals geometrische of atmosferische informatie.
Het STEREO III-project Geomix heeft zich ten doel gesteld een robuuste en flexibele "unmixing"-methodologie te ontwikkelen die de integratie mogelijk maakt van een groot aantal parameters die niet aanwezig zijn in de algoritmen die momenteel worden gebruikt.
Toepassing op de exploratie van mineralen: bodemmonster van boorkern en kaart van aanwezige mineralen.
Daartoe werden verschillende mineralen en materiaalmengsels onderzocht met hyperspectrale camera's. De verschillende bestanddelen van materialen hebben specifieke reflectie-eigenschappen in het NIR en SWIR. De samenstelling van een materiaal kan derhalve door hyperspectrale sensoren worden onthuld door de spectrale reflectie te zien als een (zeer complex) mengsel van de spectra van de afzonderlijke materiaalcomponenten.
Het onderzoeksteam is erin geslaagd deze samenstelling te ontrafelen door de ontwikkeling van geavanceerde kwantitatieve analysetechnieken. In het kader van het project konden zij de samenstelling van poedermengsels van bouwmaterialen kwantificeren en de mineraalconcentraties in boorkernmonsters meten, gewoon door er met een hyperspectrale camera naar te "kijken".
 |
 |
Toepassingen voor de monitoring van het cultureel erfgoed: historische gebouwen (links) en corrosie van bronzen beelden (rechts).
Afgezien van de vooruitgang die het oplevert voor onderzoekers in teledetectie (met name op het gebied van geologie, vegetatiebewaking, enz.), opent dit onderzoek de deur naar talrijke toepassingen voor snelle, goedkope en niet-destructieve tests en voor de karakterisering van materialen.
Meer informatie
Stereo III-project GEOMIX (Geometry in the mix: Geometric methods for non-linear spectral unmixing)