Qu’est-ce que l’imagerie hyperspectrale ? Applications dans la classification des déchets

Qu’est-ce que l’imagerie hyperspectrale ? Applications dans la classification des déchets

Qu’est-ce que l’imagerie hyperspectrale ? Applications dans la classification des déchets

L’imagerie hyperspectrale (HSI) est un outil puissant qui analyse différents spectres lumineux afin d’identifier et de quantifier la composition des matériaux, en créant des images détaillées et pixelisées. L’utilisation de caméras et de capteurs spécifiques permet de collecter des informations précises sur la composition et les caractéristiques des objets et matériaux destinés au recyclage, rendant le tri plus précis, plus efficace et plus durable.

Les équipements PICVISA sont dotés de technologie HSI et de capteurs NIR (near infrared – proche infrarouge), combinant la capacité de l’imagerie hyperspectrale à capturer des informations spatiales avec celle de la spectroscopie NIR à obtenir des données chimiques. À la pointe de l’innovation, nos systèmes de vision industrielle haute précision permettent d’identifier et de séparer les matériaux en fonction de leur composition chimique, de leur forme et de leur couleur.

Interprétation de l’image hyperspectrale (HSI)

L’imagerie hyperspectrale capture et analyse des centaines de bandes spectrales du spectre électromagnétique – du visible à l’infrarouge et à l’ultraviolet – identifiant les matériaux beaucoup plus précisément que la photographie conventionnelle. Sa haute résolution spectrale permet de reconnaître et d’analyser les empreintes uniques (signatures spectrales) des matériaux, y compris des détails invisibles à l’œil nu, facilitant ainsi le tri pour le recyclage.

Par comparaison, les caméras monochromes obtiennent des images en niveaux de gris, tandis que les caméras couleur combinent trois images correspondant aux valeurs rouge, vert et bleu. L’image couleur est donc composée de trois canaux RGB, produisant trois fois plus de données. Les caméras multispectrales augmentent cette dimension en capturant des informations provenant de plusieurs longueurs d’onde.

Les caméras hyperspectrales, en revanche, peuvent couvrir presque l’ensemble du spectre électromagnétique dans des bandes contiguës. Elles sont équipées de capteurs capables de percevoir des centaines de longueurs d’onde à l’intérieur et à l’extérieur du spectre visible. L’imagerie hyperspectrale se caractérise par un enregistrement précis, fiable et en temps réel des informations chimiques ou physiques (Source : bcnvision.es).

Avantages de l’imagerie hyperspectrale

Comparées aux technologies de caméras multispectrales, les solutions hyperspectrales offrent des bénéfices nettement supérieurs grâce à leur différence essentielle : la résolution spectrale, plus élevée, qui permet une identification plus précise des matériaux et la détection de variations subtiles.

Avantages de la vision hyperspectrale :

Télédétection sans contact. Elle examine les matériaux sans interaction physique et sans les endommager.

Obtention d’informations détaillées. Contrairement aux caméras RGB, les caméras hyperspectrales capturent des centaines de bandes de données, révélant la composition chimique et moléculaire de chaque pixel.

Détection de substances invisibles. L’imagerie hyperspectrale identifie des matériaux et composés invisibles à l’œil humain, essentiel pour détecter les contaminants, impuretés ou défauts.

Analyse en temps réel. Les inspections immédiates améliorent l’efficacité opérationnelle.

Grande précision. Elle fournit des données détaillées permettant des analyses qualitatives et quantitatives. Les matériaux sont identifiés, classés et caractérisés avec une fiabilité élevée. Grâce à la microscopie hyperspectrale, il est également possible d’obtenir des informations chimiques et physiques à l’échelle microscopique.

Large diversité d’applications. Voir au-delà du spectre visible permet l’utilisation de cette technologie dans divers secteurs et processus industriels.

Implémentation facile. Elle s’intègre rapidement dans les lignes de production existantes et facilite l’automatisation.

Applications du HSI

La technologie hyperspectrale s’impose dans de nombreux secteurs, par exemple :

Médecine : elle fournit des informations précieuses pour améliorer le diagnostic et le traitement.

Défense, sécurité et criminalistique : elle détecte des cibles camouflées invisibles à l’œil ou aux caméras thermiques, jusqu’à 1,5 kilomètre.

Agriculture : elle analyse l’état sanitaire et la composition des cultures.

Surveillance environnementale : elle identifie et quantifie la qualité de l’eau, les sédiments, la santé de la végétation, les polluants, etc.

Minéralogie : elle permet d’identifier et de cartographier des minéraux sans excavation.

Imagerie hyperspectrale dans le tri et le recyclage des déchets

Dans le domaine du recyclage, l’imagerie hyperspectrale améliore considérablement le tri des déchets, permettant de détecter et de séparer rapidement et avec une grande précision différents types de matériaux en vue d’un tri automatisé.

Applications clés :

Séparation des déchets : tri du papier, verre, métaux, fragments plastiques, etc., dans les flux de déchets municipaux ou issus de démolition.

Classification des plastiques : identification et séparation de divers polymères, même dans des mélanges complexes.

Détection de contaminants : identification de matériaux non recyclables dans les flux de recyclage afin d’assurer la pureté du matériau récupéré.

Récupération de métaux et composés précieux : dans le recyclage des déchets électroniques, détection et séparation des métaux de valeur.

Tri des déchets organiques : séparation des fractions organiques et inorganiques pour améliorer l’efficacité des traitements.

Analyse non destructive en temps réel : caractérisation des matériaux sans les détériorer.

Défis et perspectives

Des défis subsistent. La R&D en imagerie hyperspectrale se poursuit activement, notamment dans le développement de capteurs hyperspectraux miniaturisés et économiques, ainsi que de capteurs spatiaux avancés. L’un des principaux défis est la gestion des énormes volumes de données, qui complique leur traitement.

Aujourd’hui, des travaux portent sur une revue complète des plateformes, capteurs et caméras pour le traitement et l’analyse des données hyperspectrales. Les progrès dans cette technologie sont essentiels pour favoriser l’économie circulaire et avancer vers un monde plus durable.

Chez PICVISA, nous avons choisi d’adopter cette technologie d’imagerie avancée pour nos équipements, en cohérence avec notre engagement fort envers l’innovation et l’intégration des outils les plus avancés dans le secteur du recyclage.