Entwicklung einer Mehrwellenlängen Infrarotbeleuchtung für SWIR Vision Systeme

Allgemeines zum Projekt

Projekttitel: Entwicklung einer Mehrwellenlängen Infrarotbeleuchtung für SWIR Vision Systeme

Betreuer: Prof. Robert Lange

E-Mail: robert.lange@h-brs.de

Anzahl Plätze: 2

Start: Sommersemester 2023

Studiengänge:

• Elektrotechnik Schwerpunkt Elektrotechnische Systementwicklung
• Maschinenbau Schwerpunkt Mechatronik
• Maschinenbau Schwerpunkt Virtuelle Produktentwicklung
• Nachhaltige Ingenieurwissenschaft

Kurzbeschreibung

Maschinelles Sehen ist ein innovatives Forschungs- und Entwicklungsgebiet mit weiten Einsatzbereichen, sei es in der Robotik, Prozesssteuerung oder im Automobilbereich. Heutige CMOS-Bildsensoren, wie wir sie aus unseren Smartphones kennen, basieren auf Silizium als Basismaterial, die – wie das menschliche Auge - im sichtbaren Bereich des Lichtspektrums empfindlich sind. Ein neuer Trend liegt aber in der Entwicklung sogenannter SWIR-Sensoren (short wavelength infrared). Diese können auch Licht im Wellenlängenbereich von 1000 bis 2000nm aufnehmen. Dieser Wellenlängenbereich eignet sich besonders gut für Materialcharakterisierungen, oder für Messverfahren mit aktiver Beleuchtung, da die Sonnenintensität im Bereich von 1400nm sehr schwach ist und so keine störenden Einflüsse auf das Messergebnis nehmen kann. Darüber hinaus wird Nebel in diesem Bereich wieder durchsichtig. Solche Kameras sind aktuell noch sehr teuer (> 20TEur), aber ganz aktuell erscheinen vielversprechende neue Ansätze mit Germanium-Detektoren, die wesentlich kostengünstiger werden.

In diesem Projekt soll ein aktives SWIR- Kamerasystem entwickelt werden. Der Schwerpunkt liegt dabei in der Entwicklung und Erprobung einer modularen Beleuchtung mit Halbleiterquellen (Laser/LED) unterschiedlicher Wellenlängen. Die Beleuchtung muss an eine aktuelle Silizium-Germanium SWIR-Kamera angepasst und synchronisiert werden. Das entstehende Kamerasystem soll dann für Materialanalysen in biologischen Anwendungen validiert werden, vor allem für die Erkennung menschlicher Haut. Je nach persönlicher Neigung und Projektfortschritt kann sich eine Algorithmik- Entwicklung oder Maßnahmen zur Systemminiaturisierung anschließen.

Sie arbeiten bei uns im Team mit anderen Masteranden und Doktoranden und erhalten so auch Einblick in benachbarte Themenstellungen sowie interdisziplinäre Hilfestellungen in kniffligen Fragen. Die Arbeit findet im Biometrie Evaluationszentrum (BEZ) statt, in Zusammenarbeit mit einer Forschergruppe des BSI (Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik).

Wenn wir Ihr Interesse gewinnen konnten, melden Sie sich gerne zu einem unverbindlichen Vorgespräch.

Zusatzinfos:

https://www.h-brs.de/de/isf/biolab-bez

https://www.elektronikpraxis.de/swir-leben-retten-mit-kurzwelligen-infrarot-signalen-a-840962/

Steiner, Kolb, Jung, „Reliable face anti-spoofing using multispectral SWIR imaging“, International Conference on Biometrics (ICB), 2016.

Projektphasen

Masterprojekt 1: Einarbeitung, Inbetriebnahme und Testaufnahmen SWIR-Kamera. Komponenten Vor-Analyse Beleuchtung, Konzeptentwurf.

Masterprojekt 2: Multispektral SWIR- Beleuchtungsprototyp.

Masterthesis: Aktives SWIR Kamerasystem – Aufbau. Optimierung. Algorithmik.