Aus einer handelsüblichen Digicam eine Spektralkamera machen

21. Dezember 2011, 13:20
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Rot, Blau und Grün reichen für ein fotorealistisches Abbild - aber es geht genauer

Wien - Mit relativ einfachen Bauteilen und großem rechnerischen Aufwand machten Forscher der Technischen Universität (TU) Wien aus einer handelsüblichen Digitalkamera eine Spektral-Kamera, die den für unser Auge wahrnehmbaren Teil des Lichts genauer untersuchbar macht. Mit Hilfe des neuen Ansatzes kann nun das Farbspektrum von Objekten analysiert werden, ohne dafür auf teure Spezialapparate zurückgreifen zu müssen. Zur Anwendung könnte die Methode etwa bei der Analyse von Mineralien oder Satellitenbildern kommen, heißt es in einer Aussendung der TU Wien vom Mittwoch.

Herkömmliche Kameras erzielen zwar einen Farbeindruck, der auf unser Auge natürlich wirkt, decken bei weitem nicht die gesamte existierende Bandbreite dessen ab, was das für uns sichtbare Licht tatsächlich ist. Neben den drei Farben, die eine normale Digitalkamera verarbeitet - also Rot, Blau und Grün -, enthält dieses noch eine unendliche Zahl weiterer Primärfarben.

Die Aufrüstung

Diese Lichtanteile konnten die Wissenschafter des Instituts für Computergrafik und Algorithmen der TU nun mitaufnehmen. Dafür brachten sie am Objektiv einer handelsübliche Digitalkamera ein PVC-Rohr an, in dem sich eine Linse und eine Spezialfolie aus Plastik befindet. Das vom fotografierten Objekt kommende Licht, wird durch die Linse auf die Folie projiziert, die als optisches Gitter wirkt. Hier werden die Lichtstrahlen je nach ihrer Wellenlänge unterschiedlich stark abgelenkt, was dazu führt, dass die unterschiedlichen Lichtanteile an verschiedenen Stellen auf dem Sensor landen, der sich in der Digitalkamera befindet.

Um die gesamte optische Information abzubilden, greifen die Wissenschafter auf die sogenannte HDR-Technik zurück. Dabei werden mehrere Fotos eines Objekts mit unterschiedlichen Belichtungszeiten hintereinander aufgenommen. Auf jeder Aufnahme wird jeweils ein anderer Bildbereich richtig belichtet. So können sowohl die dunklen- als auch die hellen Bildbereiche in viel höherer Auflösung dargestellt werden. Die TU-Computerspezialisten entwickelten Berechnungsmodelle, mit deren Hilfe die Informationen aus den vielen Aufnahmen im Computer zu einem dreidimensionalen Gesamtbild zusammengesetzt werden, das dann die gesamte Helligkeitsinformation enthält.

"Andere Spektral-Kameras verwenden mechanische Bauteile wie rotierende Spiegel. Das macht diese Geräte teuer und kompliziert", so TU-Forscher Ralf Habel in der Aussendung. Die neu entwickelte Lösung sei nun deutlich einfacher, wenn man über das nötige Computerwissen verfügt. Spektrale Analysen würden heute in vielen Technologie-Bereichen eine Rolle spielen. Man könne mit der neuen Methode, neben der Analyse von Mineralien oder Satellitenbildern beispielsweise auch Pflanzen auf ihre Gesundheit zu untersuchen, so Habel. (APA/red)

  • Die einzelnen Bauteile der Spektral-Kamera
    foto: tu wien

    Die einzelnen Bauteile der Spektral-Kamera

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