Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB

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  • Publication
    Evaluierung und Vergleich von NIR-Multiprodukt-Kalibrierungsverfahren zur Brix-Bestimmung
    ( 2018)
    Kopf, M.
    ;
    Gruna, Robin
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    Längle, Thomas
    ;
    Beyerer, Jürgen
    Nahinfrarotspektroskopie ist eine etablierte Methode zur Qualitätsbestimmung von Obst und Gemüse. Neue Anwendungsgebiete, wie z. B. die mobile Lebensmittelanalyse mittels handgetragener und preisgünstiger Mikrospektrometer, verlangen nach neuen Ansätzen zur Multiprodukt-Kalibrierung. Zur produktspezifischen Kalibrierung existieren bereits geeignete Methoden wie partial least squares regression (PLSR). Der Versuch von Micklander et al. zeigt jedoch auf, dass die Multiprodukt-Kalibrierung noch eine ungelöste Herausforderung darstellt. Nichtlineare Ansätze wie neuronale Netze und lokale Regression erzielten hier bessere Ergebnisse als konventionelle Methoden wie PLSR. Vorläufige Untersuchungen zur Multiprodukt-Kalibrierung zur quantitativen Analyse von Lebensmitteln mittels NIR Spektroskopie lieferten vielversprechende Ergebnisse durch Memory-Based Learning (MBL) und Classification-Prediction-Hierarchy (CPH). In dieser Arbeit werden drei Ansätze zur Multiprodukt-Kalibrierung untersucht. Hierzu werden drei unterschiedliche Apfelsorten, Birnen und Tomaten mit bekanntem Zuckergehalt (in ○Brix) mittels bildgebender NIR Spektroskopie im Bereich von 900 nm bis 2400 nm analysiert. Die Genauigkeit eines linearen PLSR-Modells und zweier nichtlinearer Modelle (CPH und MBL) sowie unterschiedliche Vorverarbeitungsmethoden werden untersucht und evaluiert. Zur Bestimmung von Fehlermaßen dienen Leave-One-Out- und Leave-One-Product-Out-Kreuzvalidierungen.
  • Publication
    Motion-based material characterization in sensor-based sorting
    ( 2018)
    Maier, Georg
    ;
    Pfaff, F.
    ;
    Becker, F.
    ;
    Pieper, C.
    ;
    Gruna, Robin
    ;
    Noack, B.
    ;
    Kruggel-Emden, H.
    ;
    Längle, Thomas
    ;
    Hanebeck, U.D.
    ;
    Wirtz, S.
    ;
    Scherer, V.
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    Beyerer, Jürgen
    Für die Sortierung von kohäsiven, granularen Materialien entspricht die sensorgestützte Sortierung dem Stand der Technik. Die Auswahl geeigneter Systemkomponenten, wie etwa Sensorik, Beleuchtung, oder die Realisierung der Datenauswertung, orientiert sich bei der Entwicklung entsprechender Systeme an der konkreten Sortieraufgabe, die es zu lösen gilt. Eine Gemeinsamkeit findet sich im Einsatz scannender Sensoren. Jüngst wurde jedoch der Einsatz von Flächenkameras vorgeschlagen. Durch die Beobachtung von Objekten zu mehreren Zeitpunkten besteht die Möglichkeit, deren Bewegungspfade zu verfolgen. Dies erlaubt eine präzise Schätzung der Position und des Zeitpunkts, zu welchem ein Objekt die Trennstufe des Systems erreicht und hilft somit dabei, den Fehler in der physikalischen Separation zu verringern. In dieser Veröffentlichung wird vorgeschlagen, diese Bewegungsinformation ebenfalls zur Charakterisierung von Materialien zu verwenden. Durch die Ableitung geeigneter Merkmale zeigen wir exemplarisch für eine Klassifikationsaufgabe, dass hierdurch gute Ergebnisse erzielt werden können. Der vorgestellte Ansatz trägt damit zur Verringerung des Erkennungsfehlers in Sortiersystemen bei.
  • Publication
    Improving optical sorting of bulk materials using sophisticated motion models
    ( 2016)
    Pfaff, F.
    ;
    Pieper, C.
    ;
    Maier, Georg
    ;
    Noack, B.
    ;
    Kruggel-Emden, H.
    ;
    Gruna, Robin
    ;
    Hanebeck, U.D.
    ;
    Wirtz, S.
    ;
    Scherer, V.
    ;
    Längle, Thomas
    ;
    Beyerer, Jürgen
    Visual properties are powerful features to reliably classify bulk materials, thereby allowing to detect defect or low quality particles. Optical belt sorters are an established technology to sort based on these properties, but they suffer from delays between the simultaneous classification and localization step and the subsequent separation step. Therefore, accurate models to predict the particles' motions are a necessity to bridge this gap. In this paper, we explicate our concept to use sophisticated simulations to derive accurate models and optimize the flow of bulk solids via adjustments of the sorter design. This allows us to improve overall sorting accuracy and cost efficiency. Lastly, initial results are presented.
  • Publication
    Materialidentifikation mittels optisch realisierter Kreuzkorrelation der Reflektanzspektren
    ( 2012)
    Taphanel, Miro
    ;
    Gruna, Robin
    ;
    Beyerer, Jürgen
    Dieser Artikel stellt ein neuartiges, zum Patent angemeldetes Unterscheidungsverfahren für Materialien [1] vor, welches die Ähnlichkeit zweier Spektren in Form eines normierten Kreuzkorrelationskoeffizienten misst. Die Besonderheit liegt in der optischen Realisierung des Verfahrens. Auf Grundlage des normierten Kreuzkorrelationskoeffizienten wird eine Messgleichung entwickelt, die dann zur Herleitung des Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR) genutzt wird. Im Experiment wird untersucht, wie metamere Farben anhand ihrer Spektren unterschieden werden können. Die erzielten Resultate werden abschließend mit theoretisch vorhergesagten Ergebnissen verglichen.