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Ohne Hyperspektralkamera: Neue Smartphone-App deckt Inhaltsstoffe auf

| Redakteur: Sariana Kunze

Wissen was drin ist: Inhaltsstoffe per Smartphone analysieren wird durch eine neue App des Fraunhofer IFF möglich. Mit der App sei es möglich, direkt in Objekte hineinzuschauen und sich spezielle Inhaltsstoffe anzeigen zu lassen. Anwendungen sollen wie beim Wikipedia-Prinzip sukzessive erweitert werden.

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Das Fraunhofer IFF entwickelt eine App, die beispielsweise Pestizid-Rückstände bei Äpfeln anzeigen soll.
Das Fraunhofer IFF entwickelt eine App, die beispielsweise Pestizid-Rückstände bei Äpfeln anzeigen soll.
(Bild: Fraunhofer IFF)

Durch zahlreiche Lebensmittelskandale sind Verbraucher vorsichtig geworden. Ist ein Bio-Apfel auch tatsächlich Bio? Oder wurde der Apfel gespritzt und es befinden sich Pestizid-Rückstände auf dem Obst? In vielen Situationen müssen sich die Verbraucher auf die Hersteller-Aussagen verlassen, ohne diese überprüfen zu können. Mit der App HawkSpex (R) mobile des Fraunhofer-Instituts für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF in Magdeburg sollen Verbraucher künftig die Möglichkeit bekommen, solche Angaben zu überprüfen. Das Prinzip: Sie zücken ihr Smartphone, öffnen die App, richten sie auf das zu prüfende Objekt – etwa einen Apfel – und erhalten die gewünschte Information: Beispielsweise, ob der Apfel Rückstände von Pestiziden enthält.

Ohne Prisma: Smartphone-Kamera übernimmt alle Messungen

Zwar gibt es bereits Systeme, mit denen sich solche Messungen durchführen lassen. Allerdings muss der Nutzer hierfür üblicherweise zusätzliche Teile, zum Beispiel ein Prisma, vor die integrierte Kamera klemmen – was teuer und unpraktisch ist und zudem das Design des Smartphones stört. "Das Besondere an unserer App: Der Anwender braucht für die Messung nichts weiter als die Kamera, die ohnehin in seinem Smartphone integriert ist", sagt Prof. Udo Seiffert, Kompetenzfeldleiter am IFF.

Doch wie haben die Forscher um Projektleiter Dr. Andreas Herzog es geschafft, ohne ein Prisma auszukommen? Üblicherweise braucht man für solche Messungen eine spezielle Hyperspektralkamera: Sie justiert jeweils auf verschiedenfarbiges Licht und ermittelt, wie viel Licht dieser Farbe das Objekt zurückwirft. So erstellt sie einen gesamten spektralen Fingerabdruck des Gegenstands. Aus diesem können die Forscher über ein mathematisches Modell beinahe beliebige Informationen über das Objekt extrahieren, etwa die Inhaltsstoffe. "Da im Smartphone keine Hyperspektralkamera integriert ist, haben wir dieses Prinzip einfach umgedreht", erläutert Seiffert. "Wir haben mit der Kamera einen breitbandigen dreikanaligen Sensor – also einen, der alle Wellenlängen misst – und beleuchten den Gegenstand mit Licht unterschiedlicher Farbe." Das heißt: Nicht die Kamera misst die Lichtintensität in den verschiedenen Farben, sondern das Display beleuchtet das Objekt nacheinander in Sekundenbruchteilen in einer Reihe von unterschiedlichen Farben. Wirft das Display also nur rotes Licht auf das Objekt, kann das Objekt auch nur rotes Licht reflektieren – und die Kamera nur rotes Licht messen. Intelligente Auswertealgorithmen sorgen dafür, dass die App mit der begrenzten Rechenleistung eines Smartphones auskommt und die eingeschränkten Leistungen von Kamera und Display kompensiert.

App HawkSpex (R) mobile soll Ende 2017 verfügbar sein

Die erste Laborversion der auch zum Patent angemeldeten App ist fertig. Bevor sie jedoch für den privaten Nutzer veröffentlicht werden kann, entwickeln die Forscher verschiedene erste Anwendungen. Denn um analysieren zu können, ob sich Pestizide im Apfel befinden, muss das System zunächst über Vergleichsmessungen angelernt werden. Etwa Ende 2017, hofft Seiffert, könnte die App HawkSpex (R) mobile auf den Markt kommen.

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