Specim IQ – mobile Hyperspektralanalyse im Feld und Gewächshaus

Hyperspectral Imaging hat schon vor Jahren Eingang in die landwirtschaftliche Forschung gefunden. Wichtige Forschungsarbeiten beziehen sich zum Beispiel darauf, wie eine Hyperspektralkamera dem Anwender bei der Dosierung der Düngung zum Pflanzenwachstum unter unterschiedlichen Bedingungen dienen kann. Andere betrachten den Zustand von Pflanzen im Allgemeinen oder die Erkennung und Verfolgung von Pflanzenkrankheiten im Speziellen. Auch in der Phänotypisierung wird erfolgreich mit der hyperspektralen Bild­gebung gearbeitet. 

In der Landwirtschaft spielen dabei vorwiegend die Wellenlängenbereiche des sichtbaren und angrenzenden nahen Infrarots von 400-1000 nm, des nahen Infrarots von 900-1700 nm und des kurzwelligen Infrarots von 1000-2500 nm eine Rolle. Hy­per­spek­tralkameras nehmen in den betreffenden Wellenlängenbereichen gleichzeitig spektrale Informationen aus der Reflektion natürlicher oder künstlicher Beleuchtung durch Pflan­zen mit örtlicher Verteilung auf. Daher kann dem Ergebnis nicht nur eine Mate­rialeigenschaft, sondern auch eine Ortsinformation zugeordnet werden. 

Bei all diesen Analysen waren die Bedingungen bisher so, dass entweder die Pflanze zum Labor gebracht werden oder eine Bewegung von Pflanze oder Hyperspektralkamera vor Ort erzeugt werden musste. Dazu wurden die Kamera oder Pflanze entweder auf einen Schlitten gestellt oder die Kamera wurde auf einem Mast oder Stativ gedreht. Das war zwar apparativ zu lösen, doch wuchs immer mehr der Wunsch, mit einer einfach handhabbaren Hyperspektralkamera an wechselnden Einsatzorten schnelle Analysen durchführen zu können – die Kamera also zum Ereignis zu bringen und nicht die Probe zur Kamera.

Specim, unser Lieferant für Hyper­spek­tralkameras vom sichtbaren bis zum langewelligen Infrarot, hat mit diesen Anforderungen im Projekt eine Entwicklung gestartet, die in der ersten vollständig portablen, hochauflösenden Hyperspektralkamera mündete: Specim IQ. 

Die Specim IQ verbindet die hohe örtliche und spektrale Auflösung eines Specim ortsauf­lösenden Spektro­gra­phen mit der Hand­habbarkeit einer modernen Kamera. In der Specim IQ sind alle Komponenten integriert, die schnelle Analysen direkt vor Ort erlauben. An eine zeitgemäße Ausstattung wurde ebenfalls gedacht. In der Specim IQ ist ein GPS-Sensor integriert, der es ermöglicht Po­sitionsdaten direkt abzuspeichern und auch bei späterer Analyse eine genaue Zuordnung erlaubt. Außerdem ist die Spektralkamera mit Batterie, Speicherkarte und Monitor ausgestat­tet, so dass tatsächlich fernab von La­borbedingungen Analysen erfolgen können. Im Feld steht nicht immer eine lange Vorbereitungszeit zur Verfügung. Daher ist in der Kamera ein Tool zur einfachen Fokussierung integriert und eine automatisierte Optimierung der Integrationszeit in der Software eingeschlossen. Die Be­dienung erfolgt durch Taster auf der Kamera und auf dem Touch Screen zur einfachen Markierung.

Der Clou dieser Kamera ist, dass eine Spektralanalyse bereits in der Kame­ra erfolgen kann. Die integrierte Soft­ware ist in der Lage, spektrale Informationen zu jedem Punkt auf dem Bild zu liefern. Es können sogar auf der Kamera Klassifiziermodelle er­stellt oder vorab erzeugte Modelle geladen und ausgeführt werden. Daher kann die Specim IQ auch im Feld oder im Gewächshaus Soforthilfe bei „Gut-Schlecht-Entscheidungen“ leisten. 

Mit der mitgelieferten Specim IQ Studio Software können Sie auch auf Ihrem Laborrechner Analysen der gewonnenen Daten durchführen. Außerdem können Sie im Büro Mo­del­le erstellen, die Sie wiederum in die Kamera laden und beim nächsten Vor-Ort-Termin anwenden können. Ein Export der Daten in andere Softwares zur Weiterverarbeitung ist selbstverständlich ebenfalls möglich.

Mit Specim IQ lassen sich die Vorteile des Hyperspectral Imaging nun auch in einfacheren Umgebungen nutzen. Sie ist die erste All-in-one-Kamera mit integrierter Datenaufnahme und -verarbeitung. Dabei ist die Specim IQ so einfach zu bedienen, dass sie auch in der Lehre und Ausbildung zum Kennenlernen der neuen Technologie genutzt wird.