據(jù)麥姆斯咨詢(xún)報(bào)道，近期，德國(guó)弗勞恩霍夫光子微系統(tǒng)研究所（Fraunhofer IPMS）的研究人員開(kāi)發(fā)了一種超緊湊的近紅外光譜儀，適用于識(shí)別和分析紡織品。通過(guò)成像技術(shù)、人工智能（AI）算法和光譜學(xué)的結(jié)合，該光譜儀也可以可靠地識(shí)別混合織物。

近紅外光譜儀開(kāi)發(fā)人員表示，該技術(shù)可用于優(yōu)化舊衣服的回收，根據(jù)類(lèi)型對(duì)紡織品進(jìn)行分類(lèi)。該光譜儀的小型化版本甚至可以集成到智能手機(jī)之中。這可能會(huì)帶來(lái)許多新的應(yīng)用——從外出購(gòu)物時(shí)檢查衣服到檢測(cè)假貨。

該光譜儀的小型化版本可集成到手機(jī)中，通過(guò)識(shí)別與分析紡織品以選擇正確的清洗服裝方法

Fraunhofer IPMS的研究人員依靠近紅外光譜技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)識(shí)別紡織品時(shí)所需的可靠性和準(zhǔn)確性。該近紅外光譜儀的工作波長(zhǎng)介于950 nm至1900 nm之間，接近可見(jiàn)光譜。

近紅外光譜技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)包括易于使用、應(yīng)用范圍廣泛。Fraunhofer IPMS傳感器微型模塊部門(mén)的研究科學(xué)家Heinrich Grüger博士表示：“我們將近紅外光譜與成像技術(shù)和人工智能相結(jié)合，以在識(shí)別和分析物體時(shí)實(shí)現(xiàn)更高的準(zhǔn)確性。”

首先，傳統(tǒng)的攝像頭模塊捕獲服裝的圖像。人工智能從織物圖像數(shù)據(jù)中選擇一個(gè)特定點(diǎn)，由光譜儀模塊進(jìn)行檢查。從織物反射的近紅外光被光譜儀模塊捕獲——近紅外光穿過(guò)入口狹縫，使用準(zhǔn)直鏡將其轉(zhuǎn)換為平行光束，并使用掃描鏡投射到光柵上。

根據(jù)入射和出射角度，光柵將光束分成不同的波長(zhǎng)。從光柵反射的光被掃描鏡引導(dǎo)至探測(cè)器，探測(cè)器將光捕獲并轉(zhuǎn)為電信號(hào)。然后模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器將這些信號(hào)數(shù)字化，隨后在信號(hào)處理器中進(jìn)行分析處理。通過(guò)與參考數(shù)據(jù)庫(kù)的比較，所得紡織面料的光譜分析揭示了其由哪些纖維制成。

“光學(xué)分辨率為10 nm，這種高分辨率意味著近紅外光譜儀還可以使用人工智能來(lái)識(shí)別混合織物，例如聚酯和棉制成的服裝。”Heinrich Grüger博士說(shuō)道，“該系統(tǒng)尺寸僅為10 mm × 10 mm，厚度為6.5 mm，結(jié)構(gòu)緊湊，有望集成到智能手機(jī)中。”

Fraunhofer IPMS近紅外光譜儀與智能手機(jī)的大小比較

Heinrich Grüger博士看到了人工智能賦能的近紅外光譜儀在回收方面的重要應(yīng)用。根據(jù)德國(guó)聯(lián)邦統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)，2021年德國(guó)私人住宅收集了約176,200噸紡織服裝垃圾。近紅外光譜儀可以提高回收效率并減少舊衣服的堆積。這將使回收舊衣服的公司能夠更有效、更快速地進(jìn)行分揀。例如，仍然完整的紡織品會(huì)進(jìn)入二手交易市場(chǎng)。

損壞的紡織品經(jīng)過(guò)分類(lèi)進(jìn)行回收，而制成它們的纖維（例如亞麻、絲綢、棉花或萊賽爾纖維）可以重復(fù)使用。例如，嚴(yán)重污染的紡織品將被焚燒或加工成隔熱墊。光譜技術(shù)對(duì)紡織品的識(shí)別和分類(lèi)比人類(lèi)更準(zhǔn)確、更快。

如果近紅外光譜儀被集成到智能手機(jī)中，終端用戶(hù)也可能受益于Fraunhofer IPMS的光譜技術(shù)。購(gòu)買(mǎi)衣服時(shí)，用智能手機(jī)快速檢查一下，就能知道那條昂貴的絲巾是否是真絲制成的，或者該時(shí)尚品牌的獨(dú)家連衣裙是否是通過(guò)替代面料混合而成的假貨。

除了紡織業(yè)之外，還有其它應(yīng)用：集成光譜儀的智能手機(jī)可用于在外出購(gòu)物時(shí)提供有關(guān)水果和蔬菜的質(zhì)量信息；利用智能手機(jī)光譜儀進(jìn)行掃描人體皮膚可以識(shí)別特別干燥或油膩的斑塊。

審核編輯：劉清