今日の急速に進歩する技術情勢の中で、イメージングとデータ分析の革新により、業界の運営方法、問題解決方法、限界を広げる方法が再構築されています。新しいテクノロジーの出現に伴い、農業や医療から防衛、環境モニタリングなどの複数の分野にわたって、より正確で詳細かつ洞察力に富んだ情報へのニーズが高まっています。

今日注目を集めている新興技術の 1 つは、幅広い波長を捕捉することで詳細な材料分析を可能にし、さまざまな分野にわたるデータの解釈を変えるハイパースペクトル イメージングです。

このブログでは、ハイパースペクトル イメージングの基礎、その仕組み、およびその主要なアプリケーションについて詳しく説明します。

また、ハイパースペクトル データに効率的にアクセスして利用するための包括的なソリューションを提供する、VVDN ICE と統合されたハイパースペクトル イメージング カメラを提供する、パートナーである Living Optics の革新的な共同ソリューションについても取り上げて説明します。

ハイパースペクトル イメージング カメラとは

ハイパースペクトル イメージング カメラは、シーンからの光を捉えて、それをさまざまな色や波長に分解する特別なカメラです。 (通常のカメラのように) 赤、緑、青の色で通常の写真を撮るのではなく、各点 (またはピクセル) が多くの波長にわたる詳細な色情報を持つ画像を作成します。

ハイパースペクトル画像の各ピクセルは広範囲の波長にわたる情報を保持し、画像内のすべての点に完全なスペクトルを提供します。このユニークな機能により、従来の RGB 画像では見えなかった物体のスペクトル特徴の微妙な変化を検出できるため、マテリアル、表面、または環境のより深い分析が可能になります。

ハイパースペクトル イメージング カメラの機能

ハイパースペクトル イメージング カメラは、より豊富なデータセットを提供し、肉眼では見えない詳細を明らかにします。 RGB センサーはピクセルあたり 3 つの値のみをキャプチャしますが、HSI カメラはさらに多くの光の帯域をキャプチャすることによって、可視スペクトルを超えるピクセルあたり 30 以上のデータ ポイントを提供します。一般的な RGB イメージングは​​ 380 nm ～ 750 nm のスペクトル波長範囲をカバーしますが、ハイパースペクトル イメージングは​​通常約 400 nm ～ 2,500 nm の範囲に及び、場合によっては 400 nm 未満の UV 範囲または中赤外線にまで及ぶ場合があります。以下は、RGB イメージングとハイパースペクトル イメージングを比較したグラフです。

ハイパースペクトル イメージング カメラのアプリケーション:

ハイパースペクトル カメラの用途は広大かつ多様であり、広範囲の波長にわたって詳細なスペクトル情報を捕捉できるため、多くの業界で非常に価値があります。主なアプリケーションの一部を次に示します。

  • スマート農業:  ハイパースペクトル イメージング (HSI) カメラは、作物と土壌の正確な監視と管理を可能にし、スマート農業を変革しています。スペクトル分析を通じて植物の健康問題、栄養素の欠乏、病気を検出できるため、早期対応が可能になります。 HSI は土壌分析、雑草検出、害虫の特定にも役立ち、対象部分を絞ることによって、化学物質の使用量を削減します。さらに、作物や土壌の状態に関する詳細な洞察を提供することで、収量予測、肥沃度マッピング、灌漑管理をサポートします。この技術は作物の品質評価と収穫時期を改善するだけでなく、資源利用の最適化と環境モニタリングの促進により持続可能な実践にも貢献します。

    カメラの機能を詳しく説明するために、2 つの植物を配置しました。左側の植物は本物で、右側の植物は偽物です。ハイパースペクトル イメージングは​​、スペクトル シグネチャを分析することで本物の植物と偽物の植物のクロロフィルレベル、およびその他の植物特有の特性を区別し、水分含有量の違いを明らかにします。
  • 防衛: 防衛においては、ハイパースペクトル イメージング (HSI) が、独自のスペクトル シグネチャを通じて偽装された物体、車両、人員を検出できるようにすることで、監視と偵察において重要な役割を果たしています。目標の識別と追跡が強化され、戦場での状況認識が向上します。 HSI は、紛争地帯の環境変化を監視したり、軍事活動の影響を評価したりするためにも利用されます。さらに、化学物質や生物物質の検出にも役立ち、国土安全保障と脅威の評価に貢献します。この技術は軍隊の作戦効率と安全性を向上させます。

  • ヘルスケア ：HSI は、非侵襲的診断と組織分析のための革新的なソリューションを提供します。詳細なスペクトル情報を取得することで、HSI は異常な組織の特徴を特定し、がんなどの病気の早期発見に役立ちます。これにより、健康な組織と病気の組織を正確に区別できるようになり、手術の計画と結果が向上します。さらに、HSI は創傷治癒の評価や皮膚の状態の監視にも使用され、治療戦略に貴重な洞察を提供します。このテクノロジーは診断の精度を高め、個別化された医療アプローチをサポートし、最終的に患者のケアを改善します。

  • リモートセンシング:  リモート センシングは、スペクトル データを利用して、さまざまな風景にわたる物体を識別および追跡し、影や障害物によってもたらされる課題を効果的に克服します。リモート センシング技術は、さまざまな材料の固有のスペクトル特徴を分析することにより、複雑な環境であっても正確な情報を提供します。この機能により、農業、林業、都市計画などのアプリケーションにおける監視の取り組みが強化され、より多くの情報に基づいた意思決定と管理戦略の改善が可能になります。

Living Optics と VVDN Technologies ソリューション

ハイパースペクトル技術を導入する際の最大の障壁の 1 つは、既存のイメージャの速度です。出力するデータがかなり多くなるため、一般的なハイパースペクトル カメラはリアルタイム データを提供する際に課題に直面し、使用用途が制限される可能性があります。

Living Optics は、新しいスナップショット技術を使用して、高解像度の RGB データと、可視および近赤外スペクトル範囲の 100 バンドのハイパースペクトル データを出力するビデオレート カメラを提供します。

リアルタイムのハイパースペクトル情報を提供するだけでなく、このカメラはポータブルで使いやすく、Living Optics ソフトウェア開発キットを介してさまざまな外部システムと互換性をもつことができます。

テクノロジーの導入を促進するために、Living Optics は VVDN Technologies と協力して、VVDN の Intelligent Cloud Engine (ICE) をカスタマイズしました。 VVDN の Intelligent Cloud Engine は、分散デバイスからのデータを簡単に管理し、安全に接続できるように設計された、安全でスケーラブルなクラウド プラットフォームです。このプラットフォームは迅速なオンボーディングとリアルタイム データ処理機能を提供し、必要な労力を最小限に抑えてセットアップ プロセスを簡素化します。

Living Optics カメラを VVDN の ICE に統合することで、企業は完全に接続された IoT ハイパースペクトル システムの運用に必要なすべての重要なサービスに簡単にアクセスできるようになります。これらのサービスには、シームレスなデバイス オンボーディング、デバイス管理、データ処理、イベント追跡と通知、デバイス ログ、Web UI、ダッシュボード、レポートなどが含まれます。 Living Optics と VVDN は連携して、ハイパースペクトル データに簡単にアクセスするための包括的なソリューションを提供します。

当社のソリューションについてさらに詳しく知りたい場合は、info@vvdntech.com までお気軽にお問い合わせください。デモをスケジュールするには、marketing@vvdntech.com までご連絡ください。