Hyperspektrale 20MP-Snapshot-Kamera mit neuem Ansatz

Kameras im Vergleich

Die drei Kameras (Butterfleye X2, Firefleye Q285 und Ultris Q20) wurden für einen Vergleich im selben Aufbau installiert. Die Beleuchtungszeit wurde dabei auf einer Weißreferenz optimiert, um die maximale Dynamik abzuleiten. Die Beleuchtung erfolgte mit einer stabilisierten Wolfram-Lichtquelle (50W), wobei die Integrationszeiten für die Kameras bei 10ms (Q285), 16ms (Ultris) und 120ms (X2) lagen. Das Reflexionsvermögen der verschiedenen Testproben wurde berechnet, indem vom Messbild der Dunkelstrom subtrahiert und es anschließend durch ein Bild einer kalibrierten 95 Prozent-Weißreferenz (Zenith Lite) dividiert wurde. Die Dunkelstrommessung als auch die Weißreferenz wurden zur Rauschunterdrückung 20x gemittelt. Das Messbild wurde jedoch ohne Mittelwertbildung aufgenommen und nicht nachbearbeitet, um das inhärente Rauschen wiederzugeben. Die Daten werden somit im Original angezeigt, d.h. ohne Mittelwertbildung, Schärfung oder Glättung, um die spektrale Qualität jedes Sensors entsprechend wiederzugeben. Bild 1 zeigt die verschiedenen Berechnungen der hyperspektralen Datenwürfel. Die erste Zeile der Abbildung zeigt eine typische RGB-Ansicht (True Color), die beiden unteren Zeilen beispielhafte Hyperspektralindizes, welche so auch für Vegetationsanalysen verwendet werden können. Jedes Pixel der verschiedenen Darstellungen repräsentiert dabei eine Spektralkurve der entsprechenden Sensoren. Im Falle der Firefleye Q285 ist die niedrige räumliche Auflösung offensichtlich. Die Farbdarstellung hingegen ist sehr klar, dies wird auch durch die rauschfreie Darstellung der Vegetationsindizes belegt. Die Imec-Kamera X2 hat zwar eine höhere räumliche Auflösung, zeigt aber das typische Rauschen dieses Sensors. Insbesondere die Vegetationsindizes sind erst nach starker Nachbearbeitung verwendbar. Die neue Ultris Q20 schließlich liefert eine hohe Bildauflösung bei geringem Rauschen. Sowohl die Bildqualität als auch die spektrale Qualität sind hervorragend. Das Bildrauschen ist vergleichbar mit den Werten der Firefleye Q285. Bild 2 zeigt die spektrale Signatur der Sensoren von drei verschiedenfarbigen Papierproben. Die Spektren aller Pixel eines vorher definierten Bereichs innerhalb jeder Farbe wurden gemittelt. Da die Standardabweichung das Rauschäquivalent der Sensoren widerspiegelt wird diese als Fehlerbalken für jeden Kanal visualisiert. Das Ergebnis zeigt schließlich, dass die neue Ultris trotz ihrer ungleich höheren räumlichen Auflösung die spektrale Qualität der Firefleye problemlos halten kann.

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