צוות חוקרים מאוניברסיטת יוטה בארה”ב פיתח מערכת צילום חדשה המשתמשת בהדמיה היפרספקטרלית HSI (ר”ת Hyperspectral Imaging), שעשויה לאפשר לסמארטפונים לראות את העולם ברמת פירוט גבוהה בהרבה מהמצלמות הקיימות כיום.
בניגוד למצלמה סטנדרטית שמצלמת שלושה ערוצי צבע בלבד (אדום, ירוק וכחול), הטכנולוגיה החדשה מצלמת 25 ערוצי צבע שונים, המאפשרים לה לתעד “טביעת אצבע ספקטרלית” לכל פיקסל בווידאו באיכות גבוהה.
החוקרים ציינו שהמערכת שלהם קטנה מספיק כדי להשתלב בסמארטפון, מה שעשוי לחולל מהפכה בצילום במובייל.
טלפון שישתמש בטכנולוגיה החדשה יוכל לא רק לצלם בצורה טובה יותר, אלא בין היתר לבדוק באופן מיידי את רמת הבשלות של פרי, לזהות מתח או מחלות בצמחים, לזהות מצבי עור שונים ועוד.
הטכנולוגיה אף עשויה לשפר את טכנולוגיית זיהוי הפנים מכיוון שהיא רואה מה שבלתי נראה לעין האנושית ולמצלמות דיגיטליות רגילות כאחד.
מה זה הדמיה היפרספקטרלית?
הדמיה היפרספקטרלית (HSI) היא טכנולוגיה מתקדמת המאפשרת ניתוח חומרים ברמה המולקולרית באמצעות שימוש בספקטרום רחב של אור.
בניגוד לצילום רגיל שבו כל פיקסל מכיל מידע על שלושה צבעים בסיסיים, ב-HSI כל פיקסל מכיל מידע על עשרות ואף מאות ערוצי ספקטרום שונים.
הטכנולוגיה מתבססת על עקרון פיזור אור, שבו כל חומר מפזר אור בצורה ייחודית. על ידי ניתוח הפיזור, ניתן לזהות את החומר ולנתח את תכונותיו הכימיות והפיזיקליות. זו בדיוק היכולת שהחוקרים מאוניברסיטת יוטה הצליחו לכווץ לגודל שמתאים לסמארטפון.
הטכנולוגיה החדשה
פריצת הדרך החדשה היא מסנן דיפרקטיבי מיוחד עם תבניות בסדר גודל ננומטרי שממוקם ישירות מעל החיישן של מצלמה קונבנציונלית.
המסנן מקודד את כל 25 ערוצי הנתונים הספקטרליים לתמונת דו-מימדית דחוסה שנקראת “דיפרקטוגרם” (diffractogram), כאשר אלגוריתם מחשב משחזר לאחר מכן את התמונה הזו “לקובייה של נתונים ספקטרליים” (spectral image cube).
גישה זו מייצגת קפיצת מדרגה משמעותית בתחום ה-HSI, בו מצלמות היפרספקטרליות מסורתיות הן מגושמות, יקרות ואיטיות מכדי לצלם סרטונים.
המצלמות הללו משמשות זה שנים רבות בתחומים כמו רפואה, חקלאות, ביטחון ותעשייה, אך הן היו גדולות מדי ויקרות מדי לשימוש יומיומי.
מפרט אב-הטיפוס:
- ערוצים ספקטרליים – 25
- טווח ספקטרלי – 440-800 ננומטר
- רזולוציה – 1304×744 פיקסלים (~1 מגה-פיקסל)
- שדה ראייה – ~50 מעלות
מעבר לסמארטפונים
למרות שהפוטנציאל לסמארטפונים הוא עצום, לטכנולוגיה יש גם פוטנציאל גדול בתחומים רבים אחרים.
ניתן להתאים אותה למצלמות מעקב לזיהוי חומרים מסוכנים, למפעלי עיבוד מזון לבקרת איכות, ולמערכות רפואיות לאבחון מוקדם של מחלות.
מכיוון שהתמונות הנתפסות דחוסות, קבצי הנתונים גם קטנים בהרבה – זה עשוי להועיל ללווייני תקשורת שצריכים לשדר נתונים למרחקים ארוכים.
אם תפותח ותאומץ, עלות המצלמות ההיפרספקטרליות בשימוש בתעשיות שונות תרד באופן משמעותי, והן יהפכו לניידות ונגישות הרבה יותר.
החוקרים ציינו כי הם עובדים כבר היום על גרסה משופרת של המצלמה שתאפשר להם לצלם תמונות בגודל גדול יותר ולהגדיל את מספר ערוצי אורך הגל, תוך כדי פישוט העיצוב של האלמנט הדיפרקטיבי שפותח.
הסבר על Hyperspectral Imaging:
