Nya användningsområden för hyperspektral bildanalys - fokus mot kemiska och biologiska tillämpningar inom försvars- och säkerhetsområdet

Teknikutvecklingen går snabbt framåt inom hyperspektral avbildning och nya användningsområden blir möjliga. Denna omvärldsanalys syftar till att få en överblick över dessa områden med inriktning mot bildanalys av kemiska och biologiska matriser med huvudsaklig tillämpning inom försvars- och säkerhetsområdet. Idag utvecklar FOI avbildande hyperspektrala tekniker inom skilda områden och Försvarsmakten (FM) tillämpar olika hyperspektrala system. En frågeställning är om dessa tekniker och system kan utnyttjas i nya applikationer inom BC-området, t.ex. kan teknik för att avslöja kamouflage användas till att avslöja farliga ämnen? Information har inhämtats via litteratursökning i olika databaser, möten och workshops med deltagare från FOI och FM. Hyperspektrala bilder innehåller både spektral och rumslig information, vilket ofta är mycket användbart vid snabb analys av komplexa prover och scener. Att endast studera en eller ett fåtal mätpunkter av ett sådant prov kan bli mycket missvisande medan en avbildning ger mer heltäckande information. En viktig fördel med hyperspektral avbildning är att dessa metoder oftast är ickeförstörande och inte kräver kontakt med provet. Många metoder har också fördelen att bilder snabbt kan samlas in. Hyperspektralt bildskapande kan ske inom olika våglängdsområden, och initialt gjordes en avgränsning mot kortvågig IR (SWIR, NIR) som sedan breddades att även omfatta UV och synligt ljus samt längre våglängder inom IR (MW, LW). Litteratursökning gjordes huvudsakligen i SciFinder med sökord som exempelvis "hyperspectral", "detection", "CWA", "bacteria", "forensics", "anomaly" och "pattern regocnition". Specifikt granskades 2016 års SPIE-symposium (Baltimore) med avseende på CBRNE och hyperspektral avbildning. Dessutom har verksamheter vid FOI med anknytning till spektroskopisk analys och hyperspektral avbildning beaktats, inklusive nödvändig dataanalysmetodik. Fokus har legat på vad som hänt de senaste åren och sammanfattningsvis så är det tydligt att antalet arbeten och tillämpningar genom hyperspektral avbildning i kombination med olika spektroskopiska tekniker har ökat lavinartat de senaste åren, främst inom NIR/SWIR-området. Vidare kan man konkludera att FOI innehar hög förmåga och kompetens med avseende på utveckling av både hårdvara och mjukvara inom området hyperspektral avbildning. Slutligen föreslås några spår för framtiden. 1) Studera BC-kontamination på olika ytor och i olika matriser (samverka med nybildat SWIR-konsortium), 2) Studera åldring av (skydds) material, 3) Modifiera befintlig LWIR-teknik vid FOI för avståndsdetektion av C, 4) Utreda mer vilka plattformar och tekniker som finns idag inom FM med potential att efter modifiering kunna merutnyttjas (t.ex. Cindikering på avstånd), 5) Forensisk fältanalys; t.ex. skanna av större område för att hitta hot-spots för provtagning eller för noggrannare analys, åldring av fingeravtryck och blodspår, mm), 6) Miljöanalys t.ex. spåra kontaminationer på ytor och kemikalier (olja) på vatten.