VTT:n teknologia luo spektrikameran näkökyvyn uusiin tekoälysovelluksiin osaksi kuluttajalaitteita

VTT kehitti erittäin kustannustehokkaan hyperspektriteknologian, joka mahdollistaa uudet tekoälysovellukset kuluttajalaitteisiin. Spektrierotteluteknologia hyödyntää lähi-infrapuna-alueen (VNIR) aallonpituuksia, joita jopa edulliset kännykkäkamerat pystyvät mittaamaan. Tämän ansiosta tekoälyä voidaan käyttää tulkitsemaan kuvien sisältämää ympäristön spektridataa, jota paljain silmin ei näe. 

Kehitetty hyperspektrikamera hyödyntää lähi-infrapuna-alueen aallonpituuksia, jotka ylittävät ihmisen silmän näkemän punaisen värin ja jotka on normaalisti suodatettu pois tavallisista kameroista. Lähi-infrapuna-alueen sisältämän spektridatan ansiosta ympäristön materiaalit ja ominaisuudet voidaan tunnistaa ja luokitella eri tavoin. 

Kameran kuvauskohteista voi tuottaa spektri-informaatiota liittyen esimerkiksi ruoan turvallisuuteen ja tuoreuteen, väärennettyihin tuotteisiin, lääkeaineisiin ja turvakameratallenteisiin, joita voidaan tulkita langattomasti anturidataa hyödyntävällä sovelluksella vaikkapa kännykässä. Tämä voi näkyä osana ihmisten arkea älykkäämpänä ympäristönä: osana kodin järjestelmiä, kodinkoneita, mobiililaitteita sekä roboteissa ja itseajavissa autoissa, joiden täytyy osata luokitella visuaalista kamerainformaatiota oikein toimiakseen turvallisesti.

”Tulevaisuudessa entistä suurempi osa liikkumisvälineistä ja roboteista tulee olemaan autonomisia, jolloin tarve kameroiden tuottamalle kuvainformaatiolle osana laitteiden automatisoitua päätöksentekoa kasvaa. Autonomiset järjestelmät, joiden konenäkösovellukset perustuvat tekoälyn tulkitsemaan kameradataan, voivat olla entistä luotettavampia, kun kuvadataan yhdistyy kolmas informaation ulottuvuus eli spektridata”, sanoo VTT:n tutkimustiimin johtaja Anna Rissanen. 

Tällä hetkellä markkinoilla olevat spektrikamerat maksavat tuhansista kymmeniin tuhansiin euroihin, jolloin niitä ei voi integroida vaikkapa jääkaappiin ruoan tuoreutta mittaamaan. Muualla maailmassa on myös kehitetty massavalmistettavuuteen tähtääviä spektrikamerateknologioita, jotka perustuvat esimerkiksi yksittäisten kamerapikseleiden päälle prosessoituihin aallonpituussuodattimiin. Tämän ratkaisun pullonkaulana on kuitenkin pikselianturin ohella tarvittava kallis optiikka. 

”VTT:n teknologian optiikka on yksinkertainen ja sopii siksi yhteen erittäin edullisten ja kompaktien mobiililaitelinssien kanssa, mihin muut teknologiat eivät kykene. Tämän ansiosta sitä hyödyntävät kamerat on mahdollista tuottaa massavalmistusmenetelmillä erittäin kustannustehokkaasti”, tutkija Antti Näsilä toteaa. 

Kehitetyn hyperspektrikamera-anturin materiaalikustannus uudella lähi-infrapunan (600 - 900 nm) aallonpituusalueella on 150 euroa. Ison volyymin tuotannossa anturi yhdistettynä kameraoptiikkakokonaisuuteen voi olla jopa alle 20 euroa, kun spektriä erotteleva ydinkomponentti eli mikro-opto-elektromekaaninen siru voi maksaa alle euron.

VTT:n tiimi on viime vuosina ollut hyperspektriteknologiaan pohjautuvia uusien vaativien sovellusten pioneeri kehittämällä ensimmäiset hyperspektrikamerat piensatelliittikäyttöön ja nopeaan ihosyövän seulontaan. Tiimin kehittämiä spektrianturiteknologioita hyödynnetään jo usean yrityksen liiketoiminnassa, ja niiden uudet fotoniikkatuotteet ovat voittaneet piilaaksossa alansa arvostetuimpia palkintoja. 

VTT pyrkii myös kaupallistamaan kustannustehokasta hyperspektriteknologiaa lähivuosina yhteistyössä yritysten kanssa.