What are the possible distances between the video projector and the scene or sample?

The recommended distances of use for macroscopic scenes are between 50 cm and 1 m. The optical flux reflected by the scene decreases in proportion to the square of this distance, so measurement distance should be optimised depending on scene reflectivity to guarantee data quality and limit acquisition times.

Are there more efficient wavelength ranges? What about infrared?

By design, the ONE-PIX kit is optimised for the visible spectral range, 400 to 700 nm. It is possible to adapt the instrument optics to extend the spectral range to 800 nm. These parameters also depend on the specifications of the spectrometer used.

How long does it take to acquire an image, and what parameters can be changed to optimise data quality?

Acquisition time is proportional to the spectrometer integration time, the number of repetitions per projection, and the number of structured pattern projections. In real field conditions, the PRO-PIX sensor achieves a compression ratio of 25 percent for professional scenes with no prior knowledge, and below 1 percent with a custom algorithm.

Is there a limitation in terms of spectral range? Can we measure up to 2400 or 2500 nm?

At present, the ONE-PIX kit measures in the visible and near infrared regions. The industrial version, PRO-PIX, measures over a wider spectral range covering UV, VIS and SWIR.

Given the cost of 400 to 1000 nm HSI cameras, is the price advantage of ONE-PIX worthwhile if we stay below 1000 nm?

ONE-PIX is a very good lab and teaching tool. It is affordable compared with other spectral cameras, reconfigurable in hardware and software to avoid significant additional costs for future adaptations, and it gives access to a growing community of users and researchers.

What type of spectrometer can be adapted as a hyperspectral imager using the ONE-PIX kit?

To adapt a spectrometer in the ONE-PIX kit, it must be controllable via Python. Depending on your needs, measurement speed or quality should guide which spectrometer to select. Photonics Open Projects is happy to help with these questions.

HARDWARE-KIT

ONE-PIX

Das hyperspektrale Single-Pixel-Imaging-Kit: ein Hardware-Zusatz, der ein Spektrometer in eine Hyperspektralkamera verwandelt. Ein idealer Einstieg in die Hyperspektralbildgebung für Lehrende, Studierende und Fablabs.

KIT-INHALT

Was im Karton steckt

Jeder ONE-PIX-Kit wird fertig montiert geliefert: ein Videoprojektor und ein faseroptisches Spektrometer mit überlagerten Sichtfeldern, beide verbunden mit einem Raspberry-Pi-Board, das die Musterprojektion mit jeder Messung synchronisiert. Untergebracht ist das Ganze in einem lasergeschnittenen Gehäuse, das Sie anhand der Dateien auf GitHub auch selbst bauen können.

FUNKTIONSWEISE

So funktioniert ONE-PIX

Die ONE-PIX-Technologie projiziert eine Serie von Mustern auf eine abzubildende Szene und rekonstruiert anschließend den vollständigen Spektraldatensatz aus den erfassten Messungen.

Musterprojektion

Eine Serie von Mustern wird auf die Szene projiziert; ein Spektrometer misst für jede Projektion das reflektierte Spektrum.

Spektrale Rekonstruktion

Ein Algorithmus rekonstruiert den vollständigen Spektraldatensatz aus allen während der Erfassung gemessenen Spektren.

Synchronisiert durch Raspberry Pi

Ein integrierter Raspberry Pi hält Musterprojektion und Spektrometermessung synchron.

In jedem Fablab baubar

Lasergeschnittener Zusammenbau, minimale Verkabelung, kein Löten. Hardware-Dateien sind offen auf GitHub für eine wachsende Nutzer-Community.

RESSOURCEN

Ressourcen

Entdecken Sie die ONE-PIX-Dokumentation, den Quellcode, Messdaten und Forschungsarbeiten.

DATENBLATTDatenblatt herunterladen (PDF)

QUELLCODEONE-PIX auf GitHub

MESSDATENBeispielmessdaten

FORSCHUNGZur veröffentlichten Studie

Technische Daten

400-700 / 400-800 nmSpektralbereich

0.6 nmSpektrale Auflösung

2048Spektralbänder

3.6 kgGewicht

	Standard ONE-PIX Kit	Mit VIS/NIR Option
Technologie	Kompressive Hyperspektralbildgebung (Single-Pixel-Imaging)	Kompressive Hyperspektralbildgebung (Single-Pixel-Imaging)
Spektralbereich	400 to 700 nm	400 to 800 nm
Spektrale Auflösung (Mittelwert)	0.6 nm	0.6 nm
Spektralbänder	2048	2048
Spektrales SNR	250:1	250:1
Integrationszeit	10 µs bis 65 s	10 µs bis 65 s
Digitalisierung	16 Bit	16 Bit
Arbeitsabstand	50 cm	50 cm
Empfohlene Projektionsgröße	21 x 25 cm	21 x 25 cm
Leistungsaufnahme	300 W max	300 W max
Anschlüsse	RJ45 / Wi-Fi	RJ45 / Wi-Fi
Kompatible Spektrometer	Ocean Optics · Goyalab · Insion · Avantes	Ocean Optics · Goyalab · Insion · Avantes
Abmessungen	220 x 250 x 320 mm	220 x 250 x 320 mm
Gewicht	3.6 kg	3.6 kg

Beiträge der Community

Zusammenarbeit treibt die ONE-PIX-Community voran. Diese Beiträge unserer Mitglieder zeigen, wie das Kit in ihren eigenen Projekten eingesetzt wird.

NOKIA / ARVALIS

Spektrale Messmethode auf homogenen Flächen mit dem ONE-PIX Kit

Photonics Bretagne

Hyperspektraler Mikroskopie-Aufbau mit dem ONE-PIX Kit

INSA Lyon (CREATIS)

Hyperspektrale Bildrekonstruktion aus ONE-PIX-Messungen mittels Deep Learning (SPyRIT)

IETR Lannion

Einzelpixel-Objekterkennung (SPOD) mit dem ONE-PIX Kit

Häufig gestellte Fragen

Die empfohlenen Nutzungsabstände für makroskopische Szenen liegen zwischen 50 cm und 1 m. Der von der Szene reflektierte optische Fluss nimmt proportional zum Quadrat dieser Entfernung ab, daher sollte der Messabstand je nach Reflektivität der Szene optimiert werden, um die Datenqualität zu sichern und die Erfassungszeit zu begrenzen.

Das ONE-PIX Kit ist werkseitig für den sichtbaren Spektralbereich von 400 bis 700 nm optimiert. Die Optik des Instruments kann angepasst werden, um den Spektralbereich auf 800 nm zu erweitern. Diese Parameter hängen auch von den Eigenschaften des verwendeten Spektrometers ab.

Die Erfassungszeit ist proportional zur Integrationszeit des Spektrometers, zur Anzahl der Wiederholungen pro Projektion und zur Anzahl der projizierten Strukturmuster. Unter realen Feldbedingungen erreicht der PRO-PIX Sensor eine Kompressionsrate von 25 Prozent bei professionellen Szenen ohne Vorwissen, und unter 1 Prozent mit einem individuellen Algorithmus.

Derzeit misst das ONE-PIX Kit im sichtbaren und nahinfraroten Bereich. Die industrielle Version PRO-PIX ermöglicht Messungen über einen breiteren Spektralbereich, der UV, VIS und SWIR abdeckt.

ONE-PIX ist ein sehr gutes Labor und Lehrwerkzeug. Es ist im Vergleich zu anderen Spektralkameras erschwinglich, in Hardware und Software rekonfigurierbar, um erhebliche Zusatzkosten bei künftigen Anpassungen zu vermeiden, und bietet Zugang zu einer wachsenden Community von Nutzern und Forschenden.

Um ein Spektrometer in das ONE-PIX Kit zu integrieren, muss es über Python steuerbar sein. Je nach Bedarf sollte die Wahl des Spektrometers von Messgeschwindigkeit oder Messqualität geleitet werden. Photonics Open Projects hilft Ihnen gerne bei diesen Fragen weiter.

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