Denis Bulgin, In Press PR Ltd. für Stemmer Imaging
Obwohl verschiedene Methoden wie Metalldetektoren, Röntgenstrahlen sowie konventionelle Bildverarbeitungstechnologien vielfach als wichtigste Methoden der HACCP (Hazard Analysis Critical Control Point – Gefahrenanalyse kritischer Kontrollpunkte) zur Qualitätskontrolle auf Lebensmittelproduktionslinien verwendet werden, stößt jede von ihnen an Grenzen. Metalldetektoren konzentrieren sich auf die Feststellung metallischer Verunreinigungen, während Röntgenuntersuchungen nur dann effektiv sind, wenn eine ausreichende Differenz zwischen der Dichte der Verunreinigung und der des untersuchten Produktes besteht. Konventionelle Bildverarbeitungssysteme suchen mit Parametern wie Größe, Form und Farbe nach Verunreinigungen. Die hyperspektrale Bildverarbeitung verbindet dagegen die spektroskopische Analyse mit Bildverarbeitung, sodass die Bilder entsprechend der chemischen Zusammensetzung der abgebildeten Stoffe farblich gekennzeichnet werden können. Damit ist es möglich, sowohl organische als auch anorganische Verunreinigungen mit ein und demselben System festzustellen.
Hyperspektrale Bildverarbeitung in Aktion
Die Möglichkeiten der hyperspektralen Bildverarbeitung lassen sich gut anhand des abgebildeten Beispiels mit Süßwaren erläutern. Die Jelly Beans (Geleebohnen), welche man auf dem Hauptbild sieht, enthalten einige nichtmetallische Fremdkörper. Diese haben verschiedene Formen und Farben, jedoch eine ähnliche Dichte wie die Süßwaren selbst, sodass sie mit konventionellen Methoden schwer festzustellen sind. Die hyperspektrale Bildverarbeitung macht sie dennoch einwandfrei kenntlich. Die Geleebohnen haben alle die gleiche chemische Zusammensetzung und werden grün abgebildet, während die Verunreinigungen rot erscheinen. Das hyperspektrale Bild wird in die Bildverarbeitungssoftware zur Farbsortierung sowie für die üblichen Messungen übernommen.
Der chemische Fingerabdruck
Das Prinzip der farblichen Abbildung chemischer Stoffe beruht auf der spektroskopischen Analyse der Wellenlänge des vom Objekt kommenden Lichtes in Echtzeit. Sie ergibt einen „chemischen Fingerabdruck“ des abgebildeten Stoffes. Jeder festgestellte chemische Bestandteil kann auf dem Bild eine eigene Farbkennzeichnung erhalten. So kann man bei ähnlich aussehenden Stoffen unterschiedliche chemische Zusammensetzungen feststellen. Ebenso können chemisch identische Stoffe in unterschiedlich aussehenden Objekten bestimmt werden.
Zur Aufgliederung des vom Muster reflektierten Lichtes in die verschiedenen Wellenlängen seiner Bestandteile benötigt man einen Spektrographen. Danach erstellt ein IR-empfindlicher Sensor ein Bild des Musters für jede dieser Wellenlängen. Diese Bilder werden zu einem dreidimensionalen hyperspektralen Datenwürfel zusammengesetzt, der sehr große Datenmengen enthalten kann. Das System CVS HyperInspect von Stemmer Imaging integriert diese Kernkomponenten in ein voll funktionales System, das auf einfachem Weg an die spezifischen Anforderungen der jeweiligen Anwendung anpassbar ist. Wesentlicher Bestandteil des Systems ist zudem eine flexible Hochgeschwindigkeitssoftware, welche die Daten aus dem Datenwürfel extrahiert und daraus Farbzuweisungen in den Bildern generiert. Die Bilder können mit der ebenfalls enthaltenen Bildverarbeitungssoftware weiterverarbeitet und analysiert werden.
