VISIONE ARTIFICIALE

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A cura di Giovanna Sansoni (giovanna.sansoni@ing.unibs.it)

Imaging multispettrale per applicazioni in “life sciences”

ABSTRACT The section on Artificial Vision is intended to be a “forum” for Tutto_Misure readers who wish to explore the world of components, systems, solutions for industrial vision and their applications (automation, robotics, food&beverage, quality control, biomedical). Write to Giovanna Sansoni and stimulate discussion on your favorite topics. RIASSUNTO La rubrica sulla visione artificiale vuole essere un “forum” per tutti i lettori della rivista Tutto_Misure interessata a componenti, sistemi, soluzioni per la visione artificiale in tutti i settori applicativi (automazione, robotica, agroalimentare, controllo di qualità, biomedicale). Scrivete alla Prof. Sansoni e sottoponetele argomenti e stimoli. I sistemi di visione sono ormai diventati di utilizzo comune in molte applicazioni d’ispezione industriale. Oggigiorno, avendo una solida conoscenza del problema da risolvere, gli integratori di sistemi possono scegliere fra una moltitudine di telecamere, interfacce, sistemi d’illuminazione e software proposti da centinaia di venditori [1]. La maggioranza delle telecamere progettate per applicazioni di machine-vision opera nell’intervallo della radiazione elettromagnetica nel visibile, compreso fra 390 e 750 nm: sfruttando la grande varietà di sensori CCD e CMOS che operano in questo spettro, molte aziende produttrici forniscono una grande varietà di telecamere con risoluzioni, formati, capacità computazionali e interfacce diverse, in modo da coprire un ampissimo spettro di applicazioni. Nonostante questo, esistono specifiche aree applicative che non possono essere affrontate utilizzando lunghezze d’onda nel visibile. Esse includono, ad esempio, l’area delle applicazioni medicali, l’agroalimen-

tare, il monitoraggio ambientale, le applicazioni correlate alla difesa, cioè quell’insieme di applicazioni che vengono identificate mediante il termine “life sciences”. È noto ai più che i programmi di finanziamento alla ricerca (sia in Europa sia negli Stati Uniti) degli ultimi anni hanno avuto un marcato focus su questi temi: questo trend risulterà ulteriormente potenziato nei prossimi bandi, e interesserà sia i comparti produttivi sia quelli dedicati alla ricerca e alla formazione. Inoltre va osservato che le tecnologie di visione, sviluppate a partire dagli anni ’80 per applicazioni di controllo e misura tipiche dell’industria manifatturiera, metallurgica e meccanica, hanno raggiunto una maturità tale da rendere ovvio il loro “travaso” in ambiti applicativi diversi, quali appunto quelli sopra citati. Negli ultimi anni i produttori di componenti per visione industriale hanno quindi investito nello sviluppo di sensori e telecamere sensibili all’ultravioletto (telecamere UV), all’infrarosso (telecamere IR), al vicino infrarosso (telecamere NIR), e hanno reso le telecamere operanti nel visibile maggiormente selettive nel discriminare il colore. La disponibilità

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di questi dispositivi ha permesso di sviluppare tecnologie di visione denominate “multispectral imaging”, nelle quali l’approccio risolutivo al problema si basa sull’utilizzo (anche combinato) di dispositivi che operano in porzioni diverse dello spettro. Quello che segue è la descrizione forzatamente breve e incompleta di alcuni problemi applicativi tipici dell’ambito Life Science, che hanno trovato soluzioni brillanti utilizzando Imaging multispettrale. I primi due esempi si riferiscono all’utilizzo di telecamere UV per applicazioni di sicurezza e medicali. Il primo riguarda un sistema prodotto da Delta Commercial Vision per la localizzazione di armi da fuoco. Il sistema è stato sviluppato per acquisire l’immagine di sparo prodotta da un fucile AK-47, in modo da identificare la posizione dell’arma. Il sistema utilizza un fotomoltiplicatore UV connesso mediante fibra ottica a una telecamera CMOS utilizzante un protocollo Camera Link, che consente una frequenza di acquisizione compresa fra 40 e 120 frame/s. Il sistema è reso insensibile alla luce diurna utilizzando un filtro che blocca le lunghezze d’onda fra 300 e 700 nm. In questo modo è possibile ottenere immagini con un ottimo rapporto segnale-disturbo, in cui è ben visibile il flash legato allo sparo. La ricognizione di uno spazio ampio è ottenuta ridondando le telecamere e posizionandole secondo una geometria opportuna [2]. Il secondo esempio si riferisce a un prototipo sviluppato dalla Clariton, uno spin-off dell’Università di Budapest, pensato per assistere il personale medico nella fase di controllo del livello di pulizia delle mani, prima dell’ingresso in sala operatoria. Le mani, dopo essere state

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3/13 ƒ 215