Quest kijkt twee keer in infrarood voor medische en agrarische toepassingen
Quest Innovations ontwikkelde een intelligent cameraplatform dat diepte ziet en informatie realtime terugkoppelt. Het geavanceerde sensorsysteem is niet alleen gevoelig voor zichtbare kleuren, het neemt ook beweging en voorwerpen waar in verschillende gebieden van het infrarode spectrum.
Gevoeligheid voor twee spectraalbanden in het infrarode gebied maakt het bijvoorbeeld mogelijk om rotte plekken te onderscheiden op groente en fruit en om vruchten makkelijker zichtbaar te maken indien de kleur hetzelfde is als andere omgevingsobjecten. Bij komkommers is dit principe al toegepast in selectie- en pluktechnieken. Groene komkommers worden dankzij infrarood licht zichtbaar in groene struiken. Quest Innovations werkt momenteel met bedrijven uit het kassengebied Agripoort A7 in Wieringermeer om zijn vision- en beeldbewerkingstechnologie in te zetten voor het plukken van paprika‘s.
Volgens Richard Meester, directeur van Quest Innovations, gaat het om vooronderzoek: ’We willen kijken wat we met multispectrale vision-technologie kunnen doen. Het is moeilijk om groene paprika‘s tussen groene bladen te onderscheiden. In het zichtbare gebied is er contrastverschil, maar je moet nog steeds groen en groen onderscheiden. In het infrarode gebied zie je de paprika veel duidelijker, al staat gerobotiseerde paprikapluk nog wel in de kinderschoenen.‘
Meester is positief. Multispectrale technieken bieden uitkomst in zo‘n beetje alles wat met natuurlijke materialen te maken heeft. ’Ook katoenvervuiling is met het blote oog nauwelijks te zien, maar in het infrarood lichten de slechte gebieden meteen op. Combineer je detectie van infrarood met zichtbare beelden en de twee infrarood beelden met elkaar dan krijg je informatie die huidige camera‘s niet bieden‘, aldus Meester.
De eerste ideeën voor de intelligente multispectrale camera ontstonden gedurende een project met O2View, een spin-off van TNO Industrie. O2Views vierkoppige team nam Quest Innovations in de arm om de elektronica en software achter dit vision-systeem te ontwerpen. Voornaamste reden was dat Quest een eigen beeldprocessor en cameraplatform had op basis waarvan O2View de time-to-market drastisch kon verkorten. De relatie leidde begin dit jaar tot een investering van Quest in O2View. O2View en O2View Production zijn nu dochtermaatschappijen die medische stereoscopische camera‘s verkopen en produceren.
De ontwikkelingen leiden nu tot de introductie van het intelligente camerasysteem Condor-1000 MS-5. Quest claimt dat deze oplossing wereldwijd het meest geavanceerde multi-spectrale beeldverwerkingssysteem is. De Condor-1000 bevat vijf CMos-sensoren met 1280 bij 1024 beeldelementen. Elk van de beeldchips levert 30 beelden per seconde en richt zich op één spectraalband: drie stuks voor de zichtbare kleuren rood, groen en blauw, en twee voor infrarode banden. De resolutie is 10 bits per pixel. Voor de O2View stereoscopische camera zijn twee van deze camera‘s geïntegreerd in een geavanceerd optisch systeem om ook stereoscopische vision te kunnen toepassen en voor het eerst de arts van stereoscopische beelden te voorzien van zowel rood, groen en blauw alsmede infrarood.
Bij een snelheid van 30 beelden per seconde genereert elke camera in totaal 150 fps, wat een informatiestroom oplevert van ongeveer 210 Mbytes per seconde. Een grid van FPGA‘s haalt uit die brij van bits eerst de informatie om de camera voorspelbaar (realtime) aan te sturen. Dat geeft het systeem de mogelijkheid om automatisch zijn focus en diafragma in te stellen. Scherpstellen en lichtdosering gebeurt door terugkoppeling naar vier elektromotoren. ’Daar zie je de eerste toepassing van realtime vision-terugkoppeling in een mechatronisch systeem‘, zegt Meester. ’In robotsystemen kunnen we die informatie straks gebruiken voor bewegen, selecteren, plukken en snoeien. Naast de beeldverwerking ontwikkelde Quest ook de elektronica voor de aansturing van de motoren. De mechanische delen en de optica levert Optec, uit Parabiago bij Milaan.
Scherpstellen moet binnen 25 beelden, dus binnen een seconde. Meester: ’Dat gebeurt continue. Daarnaast hebben we witbalancering nodig. We koppelen elk frame terug binnen een zevenentwintigste seconde. Als je bekijkt dat elke sensor voor elk beeld 1,3 megabyte aan data genereert en we daar behoorlijk zware algoritmes op loslaten, dan is 1/27e seconde niet veel tijd.‘ Ook uit de combinatie en vergelijking van de verschillende sensorkanalen destilleert de Condor informatie. ’Door vergelijking van de infraroodkanalen kun je bijvoorbeeld de zuurstofspanning in bloed of weefseldoorbloeding meten. Bij bijvoorbeeld operaties en amputaties kan dat zinnige informatie opleveren‘, zegt Meester. ’Bij de behandeling van brandwonden wil je bijvoorbeeld weten of de doorbloeding van getransplanteerd weefsel goed is. Met informatie uit verschillende delen van het infraroodspectrum kun je daar direct wat over zeggen.‘
