Günlük hayatta kullandığımız dijital kameralar genellikle Bayer pattern renk filtreleme ve veri işleme mimarisine sahiptir; bazı spesifik alanalarda ise Tri-linear sensörler kullanılır. Ancak Forensic veya medikal teşhis/tarama gibi yüksek hassasiyet gerektiren spesifik alanlarda, standart RGB(Kırmızı-Yeşil-Mavi) dalgaboyu bantları yetesiz kalmaktadır. Bu bantlara ilaveten; UV(Ultraviole),NIR(Yakın Kızılötesi) ve SWIR(Kısa Dalga Kızılötesi) gibi görünmez spektral bölgeleri de kapsayan çok bandlı görüntüleme sistemlerine ihtiyaç duyulur.
Bu nedenle, sadece görünür spektrumda geniş bantlı görüntü yakalayan sistemlerden; hem görünür hem de görünmez spektral bantları kullanarak belirli dalgaboyu aralıklarını görüntüleyen sistemlere geçilmiştir.
Bu konuyu/teknolojiyi doğru anlayabilmek için öncelikle ‘’Spektral Görüntüleme Nedir? ‘’ sorusunun yanıtı bilinmelidir.
Spektral görüntüleme
Bir nesnenin yada sahnenin görüntüsünü kaydederken sadece insan gözünün algıladığı renklerle (kırmızı , yeşil, mavi) sınırlı kalmayıp, elektromanyetik spektrumun çok daha geniş bir kısmını (morötesi, kızılötesi vb.)ve çok sayıda bandı yakalayan bir teknolojidir.
Başka bir deyişle Spektral görüntüleme; elektromanyetik spektrum boyunca belirli frekanslarda veri toplayarak, yanlızca görünür spektrumla sınırlı kalmayıp çıplak gözle seçilemeyen karekteristik özelliklerin algılanmasını sağlayan bir teknolojidir.Bu teknoloji, nesnelerin veya alanların, elektromanyetik spektrumun farklı dalga boyu bandlarındaki radyasyonla yansımalarını dijital verilere dönüştürme esasına dayanır.
Elektromanyetik Spektrum Nedir?
Radyo dalgalarından gamma ışınlarına kadar uzanan, tüm ışınım türlerini kapsayan ve bütünsel yapıyı ifade eden bilimsel bir sınıflandırmadır. İnsan gözü bu spektrumun sadece çok dar bir kısmını (görünür ışık ) algılayabilir. Ancak ForenScope un ürettiği Süperspektral ve Multispektral gibi gelişmiş bilimsel cihazlar ve optik sensörler, spektrumun görünmeyen katmanlarındaki detayları da görünür kılar.
Spektral Band Nedir?
En basit haliyle ışığın veya enerjinin belirli bir ‘’dilimi’’ olan spektral band, elektromanyetik spektrumdaki belirli bir dalga boyu veya frekans aralığını ifade eder.Bir özelliğin spekturuma ait ve spektrum üzerindeki yerini veya karekterini tanımlarken kullanılır. Bazı dalga boyları gözle görülebilirken, bazıları görülemez.
Görünür bantlar (Visible Bands): Mavi, yeşil ve kırmızı ışık aralıklarını kapsar; günlük hayatta gördüğümüz tüm renkler bu dalga boyları aralığında tanımlanır.
Spektral görüntüleme, insan gözünün fark edemediği dalga boylarındaki bilgileri yakalamamızı saglar.Bu teknolji sayesinde ;Infrared-IR : NIR (Yakın kızılötesi),LWIR (Long-Wave Infrared), SWIR (Short-Wave Infrared), UV: Ultraviolet, Microwave ve X-Rays gibi görünmez Bantlardan (Invisible Bands) kritik veriler elde edilebilir.
MultiSpektral ve SüperSpektral Görüntüleme Nedir?
Bazı malzemeler, farklı dalga boylarındaki ışığı farklı şekilde yansıtır ve emer. Bu sayede uzaktan algılanan görüntülerdeki hedefleri, spektral yansıma özelliklerine göre ayırt etmek mümkün olur. Görüntüleme sistemleri spektral bant sayılarına göre gruplara ayrılır. Bu sınıflandırmada multispektral ve süperspektral arasındaki temel fark; bant sayısı ve bantların ne kadar dar olduğudur.
Multispektral Görüntüleme
Kelime anlamı olarak “birden fazla spektral band” demektir. Genellikle 3 ile 10 bant aralığında görüntüleme yapmayı ifade eder. Yalnızca görünür ışık yerine elektromanyetik spektrum boyunca belirli frekanslarda görüntüler yakalar. Bu teknoloji, çıplak gözle görülemeyen detayların ve özelliklerin algılanmasını sağlar.Fakat SuperSpektral e göre daha ayrık ve geniş bantlarda çalışır.Dalga boyları arasında geniş boşluklar bulunur.
SüperSpektral görüntüleme
Genellikle 10 bant ile 100 bant aralığında görüntüleme yapar. Bu cihazlar ultraviyole ve kızılötesi gibi insan görüşünün ötesindeki dalga boylarını yakalayabilir, bu da çıplak gözle görülemeyen kanıtların tespitini kolaylaştırır.
Süperspektral görüntüleme cihazı, multispektral görüntüleme cihazından çok daha fazla spektral kanala sahiptir. Bantların daha dar olması, hedeflerin daha ince spektral özelliklerinin yakalanmasını sağlar.MultiSpektral’e göre daha fazla ve daha sık bantlarda görüntüleme yaparak spektrumun daha büyük bir kısmını kaplar.
HiperSpektral Görüntüleme Nedir?
HiperSpektral görüntüleme
Genel olarak 100 ve üzeri bant aralığında görüntülemeyi ifade eder.MultiSpektral ve SuperSpektral sistemlere kıyasla, spektrumu kesintisiz ve çok dar bantlarda tarayarak sürekli bir veri akışı sağlar.HiperSpektral kameralar, yüksek spektral çözünürlüklü büyük bir ‘’data cube’’ üretir.
Bu teknoloji belirli alanlarda büyük avantaj sağlasa da, özellikle olay yeri incelemelerinde veya spektral detay fotografçılığı gerektiren durumlarda; yüksek hızda, anlık hızlı kayıt ve efektif görüntü işleme kapasitesi açısından bazı kısıtlamalara sahiptir.
Buna karşın SuperSpektral teknoloji; özellikle biyolojik kalıntıların tespiti veya fingerprint görüntülenmesi gibi süreçlerde, stratejik dalga boylarını kullanarak hızlı ve yüksek çözünürlüklü veri elde edilmesine olanak tanır.
Günümüzde uydu ve askeri kullanım dışındaki en gelişmiş Hiperspectral kameralar band başına maksimum 1000×1000 pixel çözünürlük sağlarken, SuperSpectral Force cihazı 16.384 x 12.288 pixel gibi çok daha yüksek bir görüntüleme oranına sahiptir. Bu nedenlerle ForenScope, her ne kadar bazı R&D projeleri için Hiperspektral teknolojileri kullanmış olsa da, hakim olduğu alanlardaki rutin kullanımlarda hız, ihtiyaç duyulan yüksek çözünürlük, mobilite ve ulaşılabilir fiyat dengesinin saglanması için hiperspektral teknolojilerin gelişim sürecine ihtiyaç duyduğunu düşünmektedir.
Multispektral ve Süperspektral görüntüleme teknolojileri, adli soruşturmalarda kritik öneme sahiptir. Adli tıp uzmanları; özellikle koyu yada multicolour yüzeylerdeki kan lekelerini,çıplak gözle seçilemeyen semen ve idrar gibi bodyfluids ları, doğadaki taş, kum ve toprak arasına gislenmiş kemik /diş kalıntılarını spectral inceleme ile tespit edebilirler.Ayrıca koyu ve multicolour giysilerde ya da el üzerinde bulunan ateşli silah kalıntıları (GSR) ile belge inceleme alanlarında, nesnelerin spektral özelliklerini kullanarak geleneksel yöntemlerle gözden kaçabilecek delilleri belirleyebilirler. Bu ileri düzey teknikler, suçların aydınlatılmasını ve yargı sürecinde kesin kanıtlar sunulmasını sağlar.
Adli bilimlerin yanı sıra bu teknolojiler; erken evre Melanom (cilt kanseri) tespiti, cilt yüzeyindeki değişimlerin gözlemlenmesi ve takibi gibi bir çok medikal alanlarda da rutin teşhis ve araştırma amacıyla kullanılmaktadır.
*ForenScope’un SuperSpectral ve MultiSpectral görüntüleme teknolojilerindeki uzmanlığıyla bu bilgilendirici metni Head of R&D Team Osman Eşki hazırlamıştır.
