Nieuwe toepassingen van innovatieve beeldsensortechnologie kunnen processen in bijvoorbeeld industrie, gezondheidszorg of landbouw verbeteren. Denk aan slimme procesbewaking in productie, diagnostiek van huidaandoeningen of opsporing van plantenziekten. Dergelijke toepassingen en de daarvoor benodigde technologie stonden centraal in EXIST (Extended Image Sensing Technologies). Dit Horizon 2020 project werd geleid door het gerenommeerde Belgische onderzoeksbedrijf Imec. Deelnemers waren bedrijven en onderzoeksinstellingen uit België, Frankrijk, Griekenland en Nederland, waaronder Demcon Focal.
Bijzonder interessant zijn hyperspectrale beeldsensoren die worden gemaakt met behulp van halfgeleidertechnologie. Met zo’n sensor kan een camera een opname maken die bestaat uit deelopnames over een breed spectrum van heel veel verschillende golflengtes (kleuren). Een hyperspectrale opname verschaft in principe meer informatie dan een kleurenfoto uit een ‘gewone’ camera. Voor een geavanceerde hyperspectrale beeldsensor die Imec heeft ontwikkeld, onderzocht Demcon Focal de praktische toepassing in de diagnostiek van blauwe plekken.
Het idee was om met hulp van een hyperspectrale camera bij blauwe plekken onderscheid te maken tussen een ongeluk en kindermishandeling als oorzaak. Een blauwe plek kleurt blauw vanwege de hemoglobine in de bloeduitstorting. Geleidelijk, over een periode van dagen, breekt die hemoglobine af. De resulterende afvalstof bilirubine doet de blauwe plek geel verkleuren. De verhouding in gemeten hoeveelheid tussen die twee stoffen kan dus iets zeggen over de ouderdom van een blauwe plek. In geval van een ongeluk zouden alle plekken ongeveer even oud zijn, bij structurele kindermishandeling zouden blauwe plekken op verschillende tijdstippen kunnen zijn ontstaan.
Foto’s van blauwe plekken waarbij de eerste drie PCA-assen gebruikt worden voor de RGB-verkleuring. De foto’s tonen het verloop in dagen van een blauwe plek op de knie. De PCA is gedaan op dag 4 wanneer de meeste componenten van de blauwe plek naar verwachting aanwezig zijn. Waarschijnlijk is blauw: deoxy-hemoglobine, rood: biliverdin/bilirubine, groen: huid
Aan de Universiteit van Amsterdam was daar al onderzoek naar gedaan met een camera die voor een volledig beeld een reeks van opnamen moest maken. Demcon Focal pakte dit onderwerp op met de nieuwe ‘snapshot’ sensor van Imec, die in één keer de complete spectrale informatie vastlegt. Voor de klinische praktijk is dat natuurlijk veel handiger. Demcon Focal bouwde een onderzoeksopstelling rond de hyperspectrale sensor van Imec, die in het zichtbaar-lichtspectrum liefst 25 kleuren kan waarnemen. Hoe meer kleuren worden gemeten, des te nauwkeuriger het onderscheid tussen hemoglobine en bilirubine is te maken.
De Nederlandse EXIST-partner Adimec leverde een camera, Demcon Focal voorzag die van een eigen lenssysteem en bouwde een opstelling met een zo uniform mogelijke belichting. Daarmee werden bij vrijwilligers opnames van blauwe plekken gemaakt. De grootste uitdaging was vervolgens het classificeren van die opnames, dat wil zeggen het bepalen van de relatieve hoeveelheden hemoglobine en bilirubine in de blauwe plek. Geen eenvoudige taak, want de beeldkwaliteit (signaal-ruisverhouding) van de Imec-sensor was nog niet geweldig en omstandigheden zoals belichting konden nogal variëren. Conclusie was dat de meerwaarde van de nieuwe sensor voor de diagnostiek van blauwe plekken nog niet kon worden aangetoond.
Dankzij het EXIST-onderzoek heeft Demcon Focal uitgebreide expertise in hyperspectrale beeldvorming opgebouwd. Voor de classificatie van de opnames is een speciaal algoritme ontwikkeld voor gebruik op de computer en ook geprogrammeerd in hardware (fpga) voor ultrasnelle beeldverwerking. Kansen blijken vooral te liggen in het (niet-zichtbare) infraroodspectrum, waarvoor geen gewone camera’s beschikbaar zijn. Focal is klaar voor industriële toepassingen van hyperspectral imaging.
This project has received funding from the ECSEL Joint Undertaking (JU) under grant agreement No 662222. The JU receives support from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme and Netherlands, Belgium, Germany, France, Austria, United Kingdom, Israel, Switzerland.
ECSEL JU Disclaimer:
This communication reflects only the author’s view, ECSEL JU is not responsible for any use that may be made of the information it contains.
