haku: @supervisor Ikonen, Erkki / yhteensä: 114
viite: 19 / 114
| Tekijä: | Mäkynen, Jussi |
| Työn nimi: | A Lightweight Hyperspectral Imager |
| Kevytrakenteinen hyperspektrikamera | |
| Julkaisutyyppi: | Diplomityö |
| Julkaisuvuosi: | 2009 |
| Sivut: | x + 55 + liitt. 9 Kieli: eng |
| Koulu/Laitos/Osasto: | Elektroniikan, tietoliikenteen ja automaation tiedekunta |
| Oppiaine: | Mittaustekniikka (S-108) |
| Valvoja: | Ikonen, Erkki |
| Ohjaaja: | Holmlund, Christer |
| Elektroninen julkaisu: | http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201203091369 |
| OEVS: | Sähköinen arkistokappale on luettavissa Aalto Thesis Databasen kautta.
Ohje Digitaalisten opinnäytteiden lukeminen Aalto-yliopiston Harald Herlin -oppimiskeskuksen suljetussa verkossaOppimiskeskuksen suljetussa verkossa voi lukea sellaisia digitaalisia ja digitoituja opinnäytteitä, joille ei ole saatu julkaisulupaa avoimessa verkossa. Oppimiskeskuksen yhteystiedot ja aukioloajat: https://learningcentre.aalto.fi/fi/harald-herlin-oppimiskeskus/ Opinnäytteitä voi lukea Oppimiskeskuksen asiakaskoneilla, joita löytyy kaikista kerroksista.
Kirjautuminen asiakaskoneille
Opinnäytteen avaaminen
Opinnäytteen lukeminen
Opinnäytteen tulostus
|
| Sijainti: | P1 Ark S80 | Arkisto |
| Avainsanat: | hyperspectral imager Fabry-Perot interferometer capacitive half bridge closed-loop control flash memory hyperspektraalinen kamera Fabry-Perot-interferometri kapasitiivinen mittaussilta takaisinkytkentäinen säätö flash-muisti |
| Tiivistelmä (fin): | Tässä työssä suunniteltiin ja toteutettiin ohjauselektroniikka hyperspektrikameraa varten. Hyperspektrikamera on spektrometri, jolla voidaan mitata spektri jokaiselle kuvan pikselille. Työssä käytetyn hyperspektraalisen kameran toiminta perustuu Fabry-Perot-interferometrin päästökaistojen ja värikuvasensorin pikseleiden toisistaan eroavien herkkyyksien hyödyntämiseen. Ohjaamalla interferometrin päästökaistoja sopivasti voidaan kuvasensorin eri pikseleiden avulla selvittää yhdestä kuvasta jopa kolmen spektrikaistan sisältö. Tutkittava spektrialue voidaan mitata muuttamalla transmissiokaistoja perättäisten kuvien välillä. Toteutettu hyperspektraalinen kamera tarvitsee menetelmän, jolla interferometrin peilejä voidaan ohjata tarkasti. Interferometrin peilien välistä ilmarakoa tuli ohjata nanometrin tarkkuudella 600 nm - 3000 nm alueella. Työssä hyödynnettiin Fabry-Perot-interferometria, jonka ilmarakoa ohjataan kolmen pietsosähköisen aktuaattorin avulla. Interferometrin ilmarakoa mitataan kapasitiivisesti kolmesta kohdasta, mikä mahdollistaa takaisinkytketyn säädön toteuttamisen. Lisäksi aiemmin VTT:llä kehitettyyn kuvauselektroniikkaan lisättiin flash-muisti hyperspektraalisen tiedon tallentamiseksi. Toteutetun hyperspektraalisen kameran tehon kulutus on vain 1.6 W. Kameran paino on noin 350 g. Työssä mitattiin myös interferometrin ja ohjauselektroniikan suorituskykyä. Interferometrin ilmaraon asettumisaika 200 nm askelmaiselle muutokselle on noin 0.6 ms. Kohinan aiheuttamaa ilmaraon muutosta arvioitiin mittaamalla kohina virhesignaalin esivahvistimen lähdössä ja laskemalla tätä kohinajännitettä vastaava ilmaraon muutos. Tämän arvioitiin olevan tehollisarvoltaan noin 0.1 nm. Ympäristön vaikutusten todettiin aiheuttavan suurimmat ongelmat ilmaraon ohjauksen tarkkuudessa. Varsinkin lämpötila ja kosteus vaikuttavat ohjauksen tarkkuuteen ja säätöalueeseen. Kosteus muuttaa lähinnä säätöaluetta, mutta lämpötila vaikuttaa myös ilmaraon asetusarvojen tarkkuuteen. Lämpötilan todettiin muuttavan ilmarakoa enimmillään 0.5 nm/°C. |
| Tiivistelmä (eng): | In this work a control platform was designed for a hyperspectral imager. A hyperspectral imager is a spectrometer that can be used to obtain spectral data for each pixel in the image. The hyperspectral imager concept used in this work utilizes multiple transmission orders of a Fabry-Perot interferometer together with the different spectral sensitivities of RGB-image sensor pixels. With the built hyperspectral imager it is possible to acquire 2D spatial images at one, two or three selected wavelength bands simultaneously. By adjusting the transmission bands of the Fabry-Perot interferometer it is possible to measure the reflectance spectrum of the observed area. The hyperspectral imager requires an accurate control mechanism for the interferometer mirrors as the air gap is controlled over a range of 600 nm to 3000 nm with one nanometre accuracy. The interferometer module used in this work is controlled with three piezoelectric actuators and the air gap is measured near each actuator to provide position information for the control system. A three channel closedloop control system was designed and built for the interferometer module to control the parallelism and spacing between the mirror plates. A previous imaging system was modified to accommodate a flash memory which is used for saving the hyperspectral data. The power consumption of the imager was measured to be 1.6 W and the total mass of the imager including the battery is 350 g. Several measurements were made to provide information on the system performance. The settling time for a 200 nm step change in the air gap was measured to be 0.6 ms. The noise induced air gap variation was estimated from the noise in the amplified error signal. The root-mean-square value of this movement was approximately 0.1 nm. The performance of the air gap control is decreased by the changes in the environment. The humidity of the environment changes the useful control range of the air gap. Temperature changed the air gap approximately 0.5 nm/°C. |
| ED: | 2010-03-26 |
INSSI tietueen numero: 39371
+ lisää koriin
INSSI