MAKALAH HyperSpectral Imaging [PDF]

Citation preview

MAKALAH



HYPERSPECTRAL IMAGING UBIQUITOUS COMPUTER



Disusun Oleh: Nama : Dluri Uzlifah NIM



: 14.11.105



STMIK BINA PATRIA MAGELANG 2015



BAB I A. LATAR BELAKANG Kegunaan muncul teknologi pencitraan bagi konsumen mencakup berbagai bidang aplikasi dari kesehatan untuk interaksi teknik; Namun, kamera yang khas terutama transduce cahaya dari spektrum yang terlihat menjadi hanya tiga tumpang tindih komponen spektrum: merah, biru, dan hijau. Sebaliknya, HyperSpectral Imaging memecah spektrum elektromagnetik menjadi komponen-komponen yang lebih sempit dan memperluas cakupan di luar spektrum yang terlihat. Sementara HyperSpectral



Imaging



telah



terbukti



berguna



sebagai



industri



teknologi,



penggunaannya sebagai pendekatan penginderaan telah terfragmentasi dan sebagian besar diabaikan oleh Ubicomp masyarakat. HyperCam menyediakan implementasi murah dari kamera multispektral dan pendekatan perangkat lunak yang secara otomatis menganalisa kejadian dan menyediakan pengguna dengan set optimal gambar yang mencoba untuk menangkap informasi menonjol dari tempat kejadian. B. PENGANTAR Perangkat elektronik konsumen semakin mengintegrasikan sensor pencitraan yang berbeda. Akibatnya, kamera telah menjadi jalan sebagai alat sensor dalam komunitas riset, dengan banyak aplikasi, misalnya, penginderaan kesehatan, pengakuan isyarat, augmented reality, dll. Meskipun fleksibilitas kamera RGB khas, mereka masih tidak selalu cocok untuk aplikasi tertentu; kamera dipengaruhi oleh pencahayaan, resolusi, oklusi, dll Akibatnya, dekade terakhir memiliki peneliti melihat mencari untuk menambah kamera RGB dengan mode pencitraan non-terlihat seperti kedalaman dan termal pencitraan. Namun, masih ada informasi di visual spektrum yang kurang dimanfaatkan.



Gambar 1. (Kiri) HyperCam Hardware. (Top kanan) RGB gambar tangan pengguna. (Bawah-Kanan) vena Pengguna dan tekstur kulit ditekankan dalam HyperCam dihasilkan image. Kamera mata dan RGB manusia membagi cahaya tampak dalam tiga band warna (meskipun dengan spektral sedikit berbeda tanggapan). Ketika dua bahan terlihat mirip dengan manusia mata, itu hanya berarti bahwa mereka berbagi sifat spektral yang sama jika dianalisis oleh trikromatik sistem penglihatan warna manusia. Mereka masih dapat memiliki sifat spektral yang sangat berbeda di beberapa bagian lain dari spektrum. Akibatnya, informasi di band lain yang tersebar di seluruh dan di luar spektrum yang terlihat tetap bisa dibedakan oleh mata manusia dan RGB kamera. HyperSpectral Imaging menyediakan dimensi lagi yang bisa meningkatkan utilitas dari kamera sebagai sensor tujuan umum. Bahkan, HyperSpectral Imaging digunakan dalam industri pangan dan pertanian, astronomi, dan pengawasan karena kemampuannya untuk mengekspos fitur dari sebuah objek yang sulit atau mustahil untuk mendeteksi dengan mata manusia. Salah satu yang paling umum dalam penggunaan HyperSpectral Imaging adalah dalam pemetaan geologi. Meskipun HyperSpectral Imaging dapat "mengekspos rahasia alam semesta ", mendeteksi penyakit tersembunyi, memprediksi kematangan dan mungkin bahkan manisnya buah,



penggunaan HyperSpectral Imaging telah sangat terfragmentasi. Selain itu, telah ada sedikit eksplorasi HyperSpectral Imaging di Ubicomp masyarakat sebagai teknik penginderaan. Dalam tulisan ini, akan disajikan HyperCam, pendekatan yang membuat HyperSpectral Imaging mudah untuk mengeksplorasi dan melaksanakan.



BAB II



PEMBAHASAN Hyper



spektral



Imaging



mengukur



informasi



di



seluruh



spektrum



elektromagnetik. Teknologi ini digunakan terutama di Mineral, Batubara dan Industri Minyak dan Gas Bumi. Hyper spektral pencitraan menyediakan Ahli Geofisika, Geologi dan Manajer Eksplorasi dengan gambar permukaan, dan untuk limites batas geologi sub-permukaan daerah yang disurvei sehingga mereka dapat menyimpulkan apa yang mungkin di bawah tanah. Mata kita hanya melihat cahaya yang merupakan band terlihat MOF spektrum cahaya. Banyak band-band yang lebih cahaya non-terlihat ada di sebelah kiri dan kanan dari spektrum yang terlihat. Ini disebut spektrum elektro-magnetik, dan termasuk sinar-x, gelombang radio, ultra-violet dan radiasi infra-merah. Hyper spektral pencitraan membagi wilayah mereka spektra kita tidak dapat melihat ke dalam lebih banyak band dan menciptakan gambar terlihat dari mereka. Permukaan bumi ditutupi dengan berbagai bahan seperti tanah, batu, dedaunan dan air, semua terdiri dari berbagai jenis mineral dan senyawa kimia. Bahan semua mencerminkan hanya sebagian dari spektrum elektro-magnetik dan karena itu dapat diidentifikasi dengan tanda tangan elektro-magnetik yang unik mereka. Sensor spektral Hyper memindai sinar matahari memantul dari permukaan bumi. Dengan menganalisis bagian besar dari spektrum elektro-magnetik yang terkandung dalam sinar matahari itu, komposisi daerah dapat ditentukan dengan membandingkan terhadap tanda tangan spektral diketahui mineral yang berbeda dan senyawa. Hyper teknologi spektral menggunakan sensor pasif dan karenanya hanya memindai cahaya yang tersedia memantul dari permukaan wilayah survei yang ditargetkan. Sensor biasanya mountes di kedua pesawat atau satelit orbit rendah yang memindai dan daerah catatan permukaan bumi. Hasil dari scan spektral hiper disusun oleh perangkat lunak komputer menjadi data-kubus. Dalam hubungannya dengan teknologi pencitraan lain, hiper pencitraan spektral dapat menghasilkan informasi



rinci tentang apa jenis mineral dan sumber daya dapat ditemukan di daerah-daerah yang disurvei.



Berita dan Informasi Dibandingkan dengan gambar yang diambil dengan kamera normal (kiri), gambar HyperCam (kanan) mengungkapkan vena dan tekstur kulit pola rinci yang unik untuk setiap individu. Dibandingkan dengan gambar yang diambil dengan kamera normal (kiri), gambar HyperCam (kanan) mengungkapkan vena dan tekstur kulit pola rinci yang unik untuk setiap individual. Mengintip ke dalam bin toko kelontong, sulit untuk mengetahui apakah peach atau tomat atau alpukat mulai pergi buruk di bawah kulitnya. Tapi teknologi kamera terjangkau sedang dikembangkan oleh University of Washington dan Microsoft Research mungkin memungkinkan konsumen dari masa depan untuk membedakan mana sepotong buah matang sempurna atau apa yang membusuk di lemari es. Tim dari ilmu komputer dan insinyur listrik dikembangkan HyperCam, sebuah itt-biaya yang lebih rendah kamera yang menggunakan kedua terlihat dan tak terlihat dekatinframerah cahaya untuk "melihat" di bawah permukaan dan menangkap rincian tak terlihat. Kamera jenis ini biasanya digunakan dalam aplikasi industri dan dapat biaya antara beberapa ribu hingga puluhan ribu dolar.



Dalam sebuah makalah yang dipresentasikan pada konferensi Ubicomp 2015, tim rinci solusi hardware yang biaya sekitar $ 800, atau berpotensi sebagai sedikit sebagai $ 50 sampai menambah kamera ponsel. Mereka juga mengembangkan perangkat lunak cerdas yang dengan mudah menemukan "tersembunyi" perbedaan antara apa kamera menangkap hyperspectral dan apa yang dapat dilihat dengan mata telanjang. Ketika HyperCam menangkap gambar dari tangan seseorang, misalnya, mereka mengungkapkan vena dan tekstur kulit pola rinci yang unik untuk individu tersebut. Yang dapat membantu dalam segala hal dari pengakuan isyarat untuk biometrik untuk membedakan antara dua orang yang berbeda bermain video game yang sama. Sebagai penyelidikan awal utilitas HyperCam sebagai alat biometrik, dalam uji 25 pengguna yang berbeda, sistem ini mampu membedakan antara gambar tangan pengguna dengan akurasi 99 persen.



Perbandingan gambar alpukat antara HyperCam dan kamera biasa. HyperFrames diambil dengan HyperCam memprediksi kematangan relatif dari 10 buah-buahan yang berbeda dengan akurasi 94 persen, dibandingkan dengan hanya 62 persen untuk khas (RGB) camera. Dalam tes lain, tim juga mengambil gambar itt dari 10 buah-buahan yang berbeda, dari stroberi untuk mangga untuk alpukat, selama seminggu. Gambar HyperCam diprediksi kematangan relatif dari buah-buahan dengan akurasi 94 persen, dibandingkan dengan hanya 62 persen untuk kamera yang khas. "Ini belum ada di sana, tetapi cara hardware ini dibangun Anda mungkin bisa membayangkan



memasukkannya ke dalam ponsel," kata Shwetak Patel, Washington Research Foundation Diberkahi Profesor Ilmu Komputer & Teknik dan Teknik Elektro di UW. "Dengan jenis kamera, Anda bisa pergi ke toko kelontong dan tahu apa yang menghasilkan untuk memilih dengan melihat di bawah kulit dan melihat apakah ada sesuatu yang salah di dalam. Ini seperti memiliki aplikasi keamanan pangan di saku Anda, "kata Patel. HyperSpectral Imaging digunakan saat ini dalam segala hal dari pencitraan satelit dan pemantauan energi untuk infrastruktur dan keamanan pangan inspeksi, tetapi biaya tinggi teknologi telah membatasi penggunaannya untuk keperluan industri atau komersial. Tim UW dan Microsoft Research ingin melihat apakah mereka bisa membuat kamera hyperspectral relatif sederhana dan terjangkau untuk keperluan konsumen. "Sistem yang ada yang mahal dan sulit digunakan, jadi kami memutuskan untuk membuat sebuah kamera hyperspectral murah dan mengeksplorasi ini menggunakan diri kita sendiri," kata Neel Joshi, seorang peneliti Microsoft yang bekerja pada proyek. "Setelah membangun kamera kami baru saja mulai menunjuk pada benda sehari-hari - benar-benar apa pun yang kita bisa menemukan di rumah kami dan kantor -. Dan kami kagum pada semua informasi yang tersembunyi itu mengungkapkan" Sebuah kamera yang khas membagi cahaya tampak menjadi tiga band - merah, hijau dan biru - dan menghasilkan gambar dengan menggunakan kombinasi yang berbeda dari warna-warna. Tapi kamera yang memanfaatkan panjang gelombang lain dalam spektrum elektromagnetik dapat mengungkapkan perbedaan terlihat. Closeinfrared kamera, misalnya, dapat mengungkapkan apakah tanaman yang sehat atau sebuah karya seni asli. Kamera inframerah termal dapat memvisualisasikan di mana panas yang keluar dari jendela bocor atau sirkuit listrik kelebihan beban.



HyperCam adalah penerbangan murah kamera itt dikembangkan oleh UW dan Microsoft Research yang mengungkapkan rincian yang sulit atau tidak mungkin untuk melihat dengan eye. "Ketika Anda melihat sebuah adegan dengan mata telanjang atau kamera normal, Anda kebanyakan melihat warna. Anda dapat mengatakan, 'Oh, itu sepasang celana biru,' "kata pemimpin penulis Mayank Goel, ilmu komputer dan teknik UW mahasiswa doktoral dan pascasarjana Microsoft Research sesama. "Dengan kamera itt, Anda sedang melihat materi yang sebenarnya bahwa ada sesuatu yang terbuat dari. Anda dapat melihat perbedaan antara denim biru dan katun biru." HyperCam, yang menggunakan bagian terlihat dan inframerah-dekat dari spektrum elektromagnetik, menerangi adegan dengan 17 panjang gelombang yang berbeda untuk setiap gambar yang dihasilkan. Salah satu tantangan dalam HyperSpectral Imaging adalah memilah-milah volume tipis frame yang dihasilkan. Perangkat lunak UW menganalisis gambar dan menemukan orang-orang yang paling berbeda dari apa yang dilihat mata telanjang, pada dasarnya penekanan pada orang-orang bahwa pengguna kemungkinan untuk menemukan paling mengungkapkan. "Ini tambang semua gambar yang berbeda mungkin dan membandingkannya dengan apa kamera normal atau mata manusia akan melihat dan mencoba untuk mencari tahu apa layar melihat paling berbeda," kata Goel. Salah satu tantangan yang tersisa adalah bahwa teknologi tidak bekerja dengan baik dalam cahaya terang, kata Goel. Langkah penelitian selanjutnya akan mencakup



mengatasi masalah itu dan membuat kamera cukup kecil untuk dimasukkan ke dalam ponsel dan perangkat lainnya, katanya.



BAB III



A. PENUTUP Aplikasi ini bertujuan



untuk menunjukkan bahwa HyperCam dan



HyperSpectral Imaging dapat menjadi alat penginderaan yang efektif untuk aplikasi komputasi di mana-mana. Perangkat dan teknik kami hadir dapat digunakan baik sebagai alat eksplorasi bagi para peneliti dan sebagai alat untuk end-user serta membuat menarik gambar yang menangkap dunia dengan berbeda, yang tidak bisa biasanya bisa dilihat dengan mata mereka. Sebuah komunitas pengguna akhir bisa membantu mengembangkan HyperCam ini. Sebagai contoh, bayangkan seseorang mengambil HyperCam foto dari bunga dan kemudian memilih dihasilkan sebuah HyperCam gambar yang menarik. Dengan begitu pengguna yang lain dapat menerapkannya secara real-time sebagai augmented reality, memungkinkan mereka untuk mengeksplorasi adegan bunga secara interaktif dengan HyperCam mereka.



B. KESIMPULAN Kami telah disajikan HyperCam, pendekatan yang dapat membuat HyperSpectral Imaging lebih mudah untuk menerapkan dan menjelajahi sebagai modalitas penginderaan. HyperSpectral menggunakan pencahayaan timemultiplexed dan sistem perangkat lunak yang menyediakan pengguna dengan satu set gambar yang menghadirkan menarik informasi dari beberapa band dari terlihat dan NIR spektrum. Kami menunjukkan efektivitas dari HyperCam melalui dua aplikasi yang berbeda: pemantauan kualitas makanan dan multi-interaksi pengguna. Semoga aplikasi ini akan membuka pintu untuk pekerjaan di masa depan dan di beberapa domain, termasuk penginderaan kesehatan dan sistem interaksi.



REFERENSI Blog http://www.hyspex.no/hyperspectral_imaging/ http://www.washington.edu/news/2015/10/15/affordable-camera-revealshidden-details-invisible-to-the-naked-eye/ Makalah HyperCam:



Hyperspectral



Imaging



for



Ubiquitous



Computing



Applications; Universitas Washington; 2015; Ditulis oleh Mayank Goel, Eric Whitmire, Alex Mariakakis, T. Scott Saponas, Neel Joshi, Dan Morris, Brian Guenter, Marcel Gavriliu, Gaetano Borriello, Shwetak N. Patel.