3D-Infrarot-Scanner: Verborgenes sichtbar machen

 

Betrachtet man den kleinen Bereich des sichtbaren Lichts im Vergleich zum gesamten elektromagnetischen Spektrum, kann man bereits ahnen, wie viel für das menschliche Auge unsichtbar bleibt.

Dass sich in diesem für uns zunächst nicht zugänglichen Spektralbereich wertvolle Informationen befinden, wurde längst erkannt. So hat man zahlreiche bildgebende Verfahren entwickelt, die unter anderem mit Licht im infraroten Bereich (IR) (mit einer Wellenlänge von 780 nm bis 1 mm) arbeiten.

Bei vielen Untersuchungen von Menschen oder Objekten mit infrarotem Licht ist es sinnvoll, neben 2D-Aufnahmen zusätzlich eine dreidimensionale Abbildung zu erstellen, um ganzheitliche Informationen zu erhalten. Somit sind die Anwendungsmöglichkeiten für 3D-Infrarot-Scanner überaus vielfältig:

Da dieses Licht im Gegensatz zu kurzwelliger Strahlung, wie zum Beispiel der Ultraviolettstrahlung, nicht ionisierend wirkt und daher als Langzeitfolge keine Veränderungen des Erbguts mit sich zieht, eignet es sich, um auch wiederholt lebendes Gewebe zu betrachten.

 

Zahlreiche Anwendungen für Infrarot-Scanner im Health Care-Bereich denkbar

 

Da Blut, genauer das darin enthaltene sauerstoffreiche Hämoglobin, besonders gut infrarotes Licht absorbiert, können unter diesen Wellenlängen feine Gefäße untersucht werden. Bei der Bestrahlung des Patienten in geeigneten IR-Bereichen werden in den aufgenommenen Reflexionen feine Adern sichtbar, die zusammen mit einem 3D-Scan des Patienten langfristig dokumentiert und so für spätere Abgleiche verwendet werden können. Aufgrund der demografischen Entwicklung der Bevölkerungsstruktur und der damit einhergehenden Zunahme von Gefäßerkrankungen sind neue Behandlungs- und Untersuchungsmethoden auf diesem Gebiet besonders relevant.

In der pharmazeutischen Qualitätsprüfung werden verschiedene Infrarotspektroskopie-Methoden verwendet, um die Beschichtung von Tabletten zu überprüfen und eine gleichmäßige Verteilung von Wirkstoffen sicherzustellen. Hier kann eine zusätzliche Dokumentation in 3D ebenfalls von Vorteil sein, da zweidimensionale Aufnahmen stets nur eine Tablettenseite abbilden.

 

Aufschlussreiche Untersuchungen von Pflanzen

 

Doch nicht nur der Health Care-Sektor kann enorm von Spektraluntersuchungen im IR-Bereich profitieren. Da Chlorophyll das infrarote Licht stark reflektiert, eignet sich diese Untersuchungsmethode hervorragend für die Pflanzenanalyse innerhalb der Entwicklung und dem Einsatz neuer Pestizide und Fungizide. So kann man im Rahmen von Precision Farming genau untersuchen, auf welchen Pflanzenteilen zuerst Krankheiten auftreten, da betroffene Stellen weniger Chlorophyll als gesunde Pflanzenteile aufweisen – Schädlinge können so umgehend bekämpft werden. Somit können Infrarotuntersuchungen dabei helfen, den Einsatz dieser potentiell ungesunden Substanzen gezielter und umweltschonender zu gestalten. In diesem Bereich wird zurzeit eingehend geforscht. Hier war ebenfalls ein botspot Mitarbeiter an der Entwicklung von Pflanzenkameras beteiligt.

Eine hocheffiziente und nachhaltige Bewirtschaftung von Landflächen wird in Zukunft unverzichtbar sein, um die Ernährung der wachsenden Erdbevölkerung sicherzustellen – hierfür ist intensive Forschung die Grundlage.

 

Zusätzliche Informationen bei kulturellen Artefakten durch Infrarot-Scanner

 

Um Unterzeichnungen in Gemälden sichtbar zu machen, wird infrarote Strahlung im Bereich von 780 nm bis 3,5 µm genutzt: Das Gemälde wird mit diesem Lichtspektrum bestrahlt, und die Reflexionen werden mit einem photographischen Sensor festgehalten, der für alle Wellenlängen unterhalb dieses Spektrums gesperrt ist.

Da Untermalungen andere Farbpigmente als die Farbe aufweisen, haben sie auch andere Reflexionseigenschaften und werden so sichtbar. Mit einem 3D-Scanner können auch Vasen und andere Kunstgegenstände auf Unterzeichnungen untersucht und als 3D-Modell digitalisiert werden.

 

Individuelle Lösungen von botspot für Untersuchungen im infraroten Spektralbereich

 

Dies ist nicht mehr als ein kleiner Überblick der Anwendungsgebiete, bei denen wichtige Informationen aus dem Infrarotbereich einer Textur gezogen werden können.

Aufgrund dieser Vielfalt an möglichen Anwendungen ist es für unsere Forschungs- und Entwicklungsarbeit von Bedeutung, zusätzlich zum sichtbaren Licht mit anderen Wellenlängen zu arbeiten, um den spektralen Fingerabdruck von Objekten und Personen noch genauer untersuchbar zu machen.

Mit einer von uns entwickelten Custom Scan Solution ist es möglich, hochpräzise 3D-Daten von Personen und Objekten im sichtbaren Licht sowie zusätzlich im Infrarot-Frequenzbereich zu erfassen.

In diesem hybriden Scan-System erfolgt zunächst eine Aufnahme, die das Objekt im sichtbaren Licht für ein maßgetreues 3D-Modell mit Textur in Echtfarben erfasst. In der darauffolgenden zweiten Aufnahme innerhalb eines ausgelösten Scans bestrahlen spezielle Scheinwerfer das zu scannende Objekt mit IR-Strahlen in ausgewählten Bandbreiten, deren Reflexionen von modifizierten Kamerasensoren erfasst werden.