DE102007054602A1 - Condition parameter's distribution detecting method for use in e.g. medical diagnosis, involves registering signals with different wavelengths from probes by using camera, and separately detecting signals based on output signals of camera - Google Patents

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Rolf Dr. Engler
Sergej Dr. Borisov
Stefan Nagl
Michael Dr. Schäferling
Matthias Stich
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Abstract

The method involves inserting different probes into a measuring field, and registering optical signals with different wavelengths from the probes by using a red-green-blue camera. The optical signals from the probes are separately detected based on different output signals of the camera, where camera is used as a charge coupled device camera and a complementary metal oxide semiconductor camera. Color channels of the camera are attached to the probes, where the camera is connected upstream of an extinction or edge filter. An independent claim is also included for a measuring system for detecting a distribution of a condition parameter in a measuring field.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erfassen der Verteilung mindestens einer Zustandsgröße in einem Messfeld mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie auf einen Messaufbau zum Erfassen der Verteilung mindestens einer Zustandgröße in einem Messfeld mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 7.The The invention relates to a method for detecting the distribution at least one state variable in one Measuring field with the features of the preamble of the independent claim 1 as well as a measurement setup for detecting the distribution at least a state size in one Measuring field with the features of the preamble of the independent claim 7th

Mit dem Begriff "Sonde" ist in der vorliegenden Beschreibung in der Regel ein luminiszentes, insbesondere ein fluoreszentes oder phophoreszentes Molekül gemeint, dessen Lumineszenz von der interessierenden Zustandsgröße abhängig ist. Die Sonde kann aber auch ein Molekül sein, bei dem sich irgendeine andere optische Eigenschaft ändert, die zu einem optischen Signal aus einem bestimmten Wellenlängenbereich führt. Weiterhin kann es sich bei der Sonde um einen Kristall oder eine Schicht handeln, bei der sich beispielsweise die scheinbare Farbe in weißem Licht aufgrund ändernder Reflektionseigenschaften mit der interessierenden Zustandsgröße ändert. Ein Beispiel hierfür sind sogenannte Flüssigkristalle, die ihre Farbe in weißem Licht mit der Temperatur ändern. Zudem kann beispielsweise ein luminiszentes Molekül, dessen Lumineszenzeigenschaften von der interessierenden Zustandsgröße abhängen, nicht nur als solches, sondern auch eingebettet in eine Trägersubstanz als Sonde verwendet werden. Auf diese Weise kann das Ansprechverhalten der Sonde zum Erfassen der interessierenden Zustandsgröße optimiert werden.With The term "probe" is in the present Description usually a luminescent, especially a fluorescent or phophorecent molecule is meant, whose luminescence depends on the state variable of interest. The probe may also be a molecule in which any other optical property changes, to an optical signal from a certain wavelength range leads. Furthermore, the probe may be a crystal or a crystal Layer, for example, the apparent color in white Light due to changing Reflect reflection properties with the state variable of interest. One Example for this are so-called liquid crystals, their color in white light change with the temperature. In addition, for example, a luminescent molecule whose Luminescence properties are dependent on the state variable of interest, not only as such, but also embedded in a vehicle be used as a probe. In this way, the response can be the probe optimized for detecting the state variable of interest become.

Die vorliegende Erfindung betrifft den Spezialfall der Erfassung der Verteilung mindestens einer Zustandsgröße unter Verwendung verschiedener Sonden. Diese verschiedenen Sonden können zur Erfassung verschiedener Zustandsgrößen dienen. Es ist aber auch möglich, nur eine Zustandsgröße mit verschiedenen Sonden zu erfassen, weil die einzelnen Sonden nicht über den gesamten relevanten Messbereich ausreichend stark auf relevante Änderungen der interessierenden Zustandsgröße ansprechen. In beiden Fällen sind nur solche verschiedenen Sonden geeignet, deren optische Signale getrennt erfasst werden können. Die vorliegende Erfindung konzentriert sich auf den Fall, in dem diese Trennung auf einer unterschiedlichen spektralen Zusammensetzung der optischen Signale, d. h. einer unterschiedlichen Farbe der optischen Signale im sichtbaren Bereich beruht.The The present invention relates to the special case of detecting the Distribution of at least one state variable using different probes. These different probes can serve to capture various state variables. It is also possible, only one state variable with different Detect probes because the individual probes do not have the sufficiently relevant to relevant changes respond to the state variable of interest. In both cases Only those different probes are suitable whose optical signals can be recorded separately. The present invention focuses on the case in which this separation on a different spectral composition the optical signals, d. H. a different color of the optical Signals in the visible range is based.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Bei bekannten, sogenannten Multi-Sensing-Verfahren werden Moleküle, deren optische Eigenschaften von verschiedenen interessierenden Zustandsgrößen abhängen, in einer Trägersubstanz, in der Regel in Form eines Polymers, auf eine Oberfläche aufgetragen. Bekannt sind dabei z. B. Moleküle, die auf Änderungen des Sauerstoffgehalts an der Oberfläche, der Temperatur an der Oberfläche oder den pH-Wert an der Oberfläche ansprechen. Zum Auslesen der verschiedenen Sonden misst man die Absorbanz, Reflektivität oder Lumineszenz der Moleküle, wobei bei der Lumineszenz sowohl deren unmittelbare Intensität als auch die Lumineszenzabklingzeit den interessierenden Messwert darstellen kann. Bei den bekannten Verfahren unter Verwendung verschiedener Sonden werden diese entweder sequenziell mit einer einzigen Kamera oder gleichzeitig mit mehreren Kameras erfasst. Dabei werden schmale Bandpassfilter vor der oder den Kameras verwendet, um das jeweilige optische Signal von einer einzelnen Sonde spektral zu separieren. Bei Verwendung einer einzigen Kamera nimmt diese zwar die optischen Signale von den einzelnen Sonden aus derselben Blickrichtung auf, so dass eine einfache räumliche Zuordnung möglich ist. Es ist aber nicht möglich, die Signale von den einzelnen Sonden gleichzeitig zu erfassen. Zudem muss der Wechsel der einzelnen Bandpassfilter mit der Aufnahme der optischen Signale von den einzelnen Sonden synchronisiert werden. Bei der Verwendung mehrerer Kameras entfällt diese Synchronisationsnotwendigkeit. In diesem Fall ist aber die räumliche Zuordnung der unterschiedlichen optischen Signale erschwert.at known, so-called multi-sensing methods are molecules whose optical properties depend on various state variables of interest, in a vehicle, in usually in the form of a polymer, applied to a surface. Are known z. For example, molecules, the on changes the oxygen content at the surface, the temperature at the surface or the pH at the surface speak to. To read the different probes, measure the absorbance, reflectivity or luminescence of the molecules, wherein in the luminescence both their immediate intensity and the luminescence decay time can represent the measurement of interest. In the known methods using various probes These are either sequentially with a single camera or recorded simultaneously with multiple cameras. This will be narrow Bandpass filter in front of the cameras or used to the respective to spectrally separate optical signals from a single probe. When using a single camera, this takes the optical Signals from the individual probes from the same direction, making a simple spatial Assignment possible is. But it is not possible to capture the signals from the individual probes simultaneously. moreover must be the change of the individual bandpass filter with the recording of the optical Signals from the individual probes are synchronized. In the Use of multiple cameras is eliminated this synchronization need. In this case, however, is the spatial Assignment of different optical signals difficult.

Neben der Auftragung von Sonden für verschiedene Zustandsgrößen auf Oberflächen ist es auch bekannt, Strömungen mit derartigen Sonden zu beimpfen und die optischen Signale von den mit den Strömungen mitgeführten Sonden beispielsweise in einem sogenannten Licht schnitt durch die Strömung abzufragen. Bei Verwendung verschiedener Sonden treten dabei dieselben grundsätzlichen Probleme auf, wie sie voranstehend beschrieben wurden.Next the application of probes for different state variables surfaces it is also known, currents to inoculate with such probes and the optical signals of the one with the currents entrained For example, probes in a so-called light cut through the To interrogate flow. When using different probes occur the same basic Problems as described above.

AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Erfassen der Verteilung mindestens einer Zustandsgröße in einem Messfeld, in das verschiedene Sonden eingebracht werden, grundsätzlich zu erleichtern.Of the Invention is based on the object, the detection of the distribution at least one state variable in one Measuring field in which different probes are introduced, in principle to facilitate.

LÖSUNGSOLUTION

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und durch einen Messaufbau mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 7 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des neuen Verfahrens sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 6 beschrieben. Die abhängigen Patentansprüche 8 und 9 betreffen bevorzugte Ausführungsformen des neuen Messaufbaus.According to the invention, this object is achieved by a method having the features of independent patent claim 1 and by a measuring structure having the features of independent patent claim 7. Preferred embodiments of the new method are described in the dependent claims 2 to 6. The dependent patent Proverbs 8 and 9 relate to preferred embodiments of the new measurement setup.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

Bei dem neuen Verfahren werden die optischen Signale von den verschiedenen Sonden mit einer RGB-Kamera registriert und anhand der verschiedenen Ausgangssignale getrennt erfasst. Auf den speziellen Typ der dabei verwendeten RGB(Rot-Grün-Blau)-Kamera kommt es bei der Erfindung nicht an. Allen RGB-Kameras gemein ist die Tatsache, dass sie Bildpunkte, so genannte Pixel, aufweisen, die jeweils über das gesamte Blickfeld der Kamera verteilt sind und auf sichtbares Licht drei unterschiedlicher Wellenlängenbereiche (rot, grün und blau) ansprechen. Dabei sind die Pixel, die auf die unterschiedlichen Wellenlängen ansprechen, einander räumlich zugeordnet, wobei sich diese räumliche Zuordnung in den verschiedenen, den einzelnen Farben einer RGB-Kamera zugehörigen Ausgangssignalen widerspiegelt. So kann für einen bestimmten Punkt einer mit einer RGB-Kamera abgebildeten Oberfläche oder eines mit einer RGB-Kamera abgebildeten Lichtschnitts sowohl die Intensität des roten als auch des grünen als auch des blauen Lichts bestimmt werden. Die Trennung der spektralen Anteile des Lichts erfolgt bei einer RGB-Kamera durch Filter vor den eigentlichen Sensorfeldern und/oder abgestimmte spektrale Empfindlichkeiten der einzelnen Sensorfelder. Völlig überraschend stellt sich heraus, dass diese Trennung bei handelsüblichen RGB-Kameras ausreichend ist, um bei einem Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 die optischen Signale von den verschiedenen Sonden ausreichend, und dies bedeutet in aller Regel vollständig, zu trennen. Damit entfällt jeder zusätzliche Aufwand für eine räumliche und/oder zeitliche Zuordnung. Stattdessen stehen mit den Ausgangssignalen der RGB-Kamera kompakte Datensätze zur Verfügung, die bezüglich aller Sonden mit eingefasster räumlicher Zuordnung auswertbar sind.at The new method uses the optical signals of the various Probes with a RGB camera registered and based on the various Output signals detected separately. On the special type of this used RGB (red-green-blue) camera it does not matter in the invention. Common to all RGB cameras the fact that they have pixels, called pixels, each over the entire field of view of the camera are distributed and visible Light of three different wavelength ranges (red, green and blue) speak to. Here are the pixels on the different wavelength appeal to each other spatially associated with this spatial assignment in the different output signals associated with the individual colors of an RGB camera reflects. So can for a specific point of a surface imaged with an RGB camera or a light section imaged with an RGB camera both the intensity of the red as well as the green as well as the blue light. The separation of the spectral Shares of light occur in an RGB camera through filters the actual sensor fields and / or adjusted spectral sensitivities the individual sensor fields. Completely surprising turns out that this separation in commercial RGB cameras is sufficient to use in a procedure with the features the preamble of claim 1, the optical signals of sufficient for the various probes, and this usually means Completely, to separate. This is eliminated each additional Effort for a spatial and / or temporal assignment. Instead, stand with the output signals the RGB camera compact records to disposal, the re all probes with enclosed spatial Assignment are evaluable.

Bei einigen Sonden ist es möglich, die einzelnen Farbkanäle der RGB-Kamera direkt den einzelnen Sonden zuzuordnen. Dies gilt beispielsweise dann, wenn eine Sonde eindeutig im blauen und eine Sonde eindeutig im roten Bereich emittiert. Aber auch Sonden, deren optische Signale nicht nur in einem einzigen Farbkanal einer RGB-Kamera Reaktionen hervorrufen, können bei dem neuen Verfahren verwendet werden, beispielsweise indem relative Intensitätsverteilungen über benachbarte Farbkanäle einzelnen Sonden zugeordnet werden. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, die sogenannten subtraktiven Kanäle einer RGB-Kamera CYM (Cyan, Yellow, Magenta) auszuwerten.at some probes it is possible the individual color channels assign the RGB camera directly to the individual probes. this applies For example, if a probe clearly in the blue and a probe clearly emitted in the red area. But also probes whose optical Signals do not only cause reactions in a single color channel of an RGB camera, can be used in the new method, for example, in relative Intensity distributions over adjacent color channels individual probes are assigned. Alternatively or additionally it also possible the so-called subtractive channels an RGB camera CYM (cyan, yellow, magenta).

Auch wenn dies bei der vorliegenden Erfindung nicht den Regelfall darstellt, kann der RGB-Kamera mindestens ein Extinktions- oder Kantenfilter vorgeschaltet werden, um beispielsweise Anregungslicht zum Abfragen lumineszenter Sonden selektiv aus den von der RGB-Kamera empfangenen optischen Signalen auszublenden. Mit einem Extinktionsfilter können auch Überlappungsbereiche im Emissionsspektrum verschiedener Sonden ausgeblendet werden, damit diese in den Ausgangssignalen der RGB-Kamera stärker getrennt sind. Alle verwendeten Extinktions- und Kantenfilter befinden sich aber dauerhaft vor der RGB-Kamera. Sie müssen nicht zwischen einzelnen Aufnahmen der optischen Signale von verschiedenen Sonden gewechselt werden.Also if this is not the case in the present invention, the RGB camera can be preceded by at least one extinction or edge filter to make, for example, excitation light for interrogation more luminescent Probes selectively from the optical camera received from the RGB camera Hide signals. With an extinction filter can also overlap areas be hidden in the emission spectrum of various probes so that these are more strongly separated in the output signals of the RGB camera. All used Extinction and edge filters are permanently in front of the RGB camera. You do not have to between individual shots of the optical signals of different Probes are changed.

Konkret kann es sich bei der RGB-Kamera um eine CCD- oder CMOS-Kamera handeln. Wie bereits ausgeführt wurde, kommt es aber auf den speziellen Kameratyp für die vorliegende Erfindung nicht an.Concrete For example, the RGB camera can be a CCD or CMOS camera. As already stated was, but it depends on the special camera type for the present Invention not on.

Der neue Messaufbau, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Kamera der Erfassungseinrichtung für die optischen Signale mit unterschiedlichen Wellenlängen von den verschiedenen Sonden in dem Messfeld eine RGB-Kamera ist, die die optischen Signale von den verschiedenen Sonden registriert, wurde bereits indirekt durch die Beschreibung des neuen Verfahrens erläutert.Of the new measuring setup, which is characterized by the camera the detection device for the optical signals with different wavelengths of the various probes in the field of view is an RGB camera that The optical signals registered by the various probes became already indirectly explained by the description of the new method.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.advantageous Further developments of the invention will become apparent from the claims, the Description and the drawings. The in the introduction to the description advantages of features and combinations of several Features are merely exemplary and may be alternative or cumulative come into effect, without the benefits of mandatory embodiments of the invention must be achieved. Further features can be taken from the drawings. The combination features of different embodiments of the invention or features of different claims is also different from the chosen ones The antecedents of the claims possible and is hereby stimulated. This also applies to such features are shown in separate drawings or in their description to be named. These features can be combined with features of different claims. As well can in the claims listed Features for further embodiments the invention omitted.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von konkreten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert und beschrieben.The Invention will be described below with reference to concrete embodiments with reference to the attached Drawings closer explained and described.

1 zeigt den Aufbau und die Funktionsweise eines RGB-Chips mit Anordnung der Pixel im Bayer-Mosaik. 1 shows the structure and operation of a RGB chip with arrangement of the pixels in the Bayer mosaic.

2 zeigt den Aufbau und die Funktionsweise eines RGB-Chips vom Typ Foveon X3. 2 shows the structure and operation of a Foveon X3 RGB chip.

3 zeigt die Absorptions- und Emissionsspektren eines dualen Sensors, der eine CO2-Sonde und eine Temperatursonde aufweist. 3 shows the absorption and emission spectra of a dual sensor having a CO 2 probe and a temperature probe.

4 zeigt die Ansprechkurve der Temperatursonde des dualen Sensors gemäß 3 beim Erfassen der Phosphoreszenz der Temperatursonde mit einer RGB-Kamera im Vergleich mit derselben Temperatursonde in alleiniger Verwendung; und 4 shows the response curve of the temperature sensor of the dual sensor according to 3 when detecting the phosphorescence of the temperature probe with an RGB camera in comparison with the same temperature probe in single use; and

5 zeigt die Ansprechkurve der CO2-Sonde des dualen Sensors gemäß 3 bei verschiedenen Temperaturen beim Erfassen der CO2-Sonde mit einer RGB-Kamera, auch hier im Vergleich mit derselben CO2-Sonde in alleiniger Verwendung. 5 shows the response curve of the CO 2 probe of the dual sensor according to 3 at different temperatures when detecting the CO 2 probe with an RGB camera, again in comparison with the same CO 2 probe in exclusive use.

FIGURENBESCHREIBUNGDESCRIPTION OF THE FIGURES

1 zeigt oben links die Anordnung der Pixel bei einem RGB-Chip, der ein CCD- oder CMOS-Chip sein kann. Jedes einzelne Pixel besteht aus einem Sensorfeld mit Empfindlichkeit für Licht des roten, grünen oder blauen Spektralbereichs. Dabei sind die den einzelnen Farben zugeordneten Pixel im sogenannten Bayer-Mosaik angeordnet. 1 zeigt oben rechts die Verteilung der für rotes Licht empfindlichen Pixel, unten rechts die Verteilung der für grünes Licht empfindlichen Pixel und unten links die Verteilung der für blaues Licht empfindlichen Pixel. Dabei sind weder die Pixeldichten für die einzelnen Farben gleich noch liegen die Pixel für die einzelnen Farben in identisch übereinstimmenden Positionen. Dennoch kann für jeden Punkt einer Abbildung auf einen RGB-Chip mit Anordnung der Pixel im Bayer-Mosaik sowohl der rote als auch der grüne als auch der blaue Farbanteil hinreichend genau bestimmt werden. 1 The upper left corner shows the arrangement of the pixels in an RGB chip, which may be a CCD or CMOS chip. Each individual pixel consists of a sensor field with sensitivity to light of the red, green or blue spectral range. The pixels assigned to the individual colors are arranged in the so-called Bayer mosaic. 1 The distribution of red light sensitive pixels is shown at the top right, the green light sensitive pixel distribution at the bottom right and the distribution of blue light sensitive pixels at the bottom left. Neither the pixel densities for the individual colors are the same nor are the pixels for the individual colors in identical matching positions. Nevertheless, for each point of an image on an RGB chip with arrangement of the pixels in the Bayer mosaic, both the red and the green as well as the blue color component can be determined with sufficient accuracy.

2 skizziert den Aufbau und die Funktionsweise eines RGB-Chips vom Typ Foveon X3, der ebenfalls als CMOS- oder CCD-Chip ausgebildet sein kann. Hier sind deckungsgleiche Raster von Sensoren für die unterschiedlichen Farbanteile in Richtung der optischen Achse hintereinander angeordnet. Jedes einzelne Pixel besteht daher aus einem vorne liegenden Sensor, der den Blauanteil aus dem einfallenden Licht herausfiltert und registriert, einem dahinterliegenden, den Grünanteil aus dem Restlicht absorbierenden Sensor und einem noch weiter dahinterliegenden, den verbleibenden Rotanteil detektierenden Sensor. So wird für jeden Bildpunkt unmittelbar jede Farbkomponente des einfallenden Lichts registriert. 2 outlines the structure and operation of a Foveon X3 RGB chip, which can also be designed as a CMOS or CCD chip. Here congruent grid of sensors for the different color components in the direction of the optical axis are arranged one behind the other. Each individual pixel therefore consists of a sensor located at the front, which filters out and registers the blue component from the incident light, a sensor located behind it, absorbing the green component from the residual light, and a sensor located further behind, detecting the remaining red component. Thus, each color component of the incident light is registered directly for each pixel.

3 ist eine Auftragung der relativen Absorption und Emission von zwei Sonden eines dualen CO2-/Temperatursensors. Die CO2-Sonde HPTS (8-Hydroxypyren-1,3,6-trisulfonsat), die bei dem dualen Sensor in Ethylzellulose immobilisiert ist, zeigt blaue Fluoreszenz. Die Temperatursonde Eu(tta)3(pat), die bei dem dualen Sensor in Poly(vinylmethylketon) eingebettet ist, phosphoresziert im roten Bereich. Beide Sonden weisen eine Absorption im kurzwelligeren blauen Bereich auf. Sowohl mit einer RGB-CCD- als auch mit einer RGB-CMOS-Kamera werden die optischen Signale von den beiden Sonden gut getrennt. So liegt die typische Empfindlichkeit von RGB-Kameras für den Blauanteil bei 380 bis 500 nm, für den Grünanteil bei 500 bis 580 nm und für den Rotanteil bei 580 bis 750 nm. Das optische Signal der CO2-Sonde gelangt so in den Farbkanal für den blauen Farbanteil und das optische Signal für die Temperatursonde in den Farbkanal für den Rotanteil. 3 is a plot of the relative absorption and emission of two probes of a dual CO 2 / temperature sensor. The CO 2 probe HPTS (8-hydroxypyrene-1,3,6-trisulfonate) immobilized in ethyl cellulose in the dual sensor shows blue fluorescence. The temperature probe Eu (tta) 3 (pat), which is embedded in the dual sensor in poly (vinyl methyl ketone), is phosphorescent in the red region. Both probes show absorption in the short-wave blue range. With both an RGB CCD and an RGB CMOS camera, the optical signals from the two probes are well separated. Thus, the typical sensitivity of RGB cameras for the blue component is 380 to 500 nm, for the green component at 500 to 580 nm and for the red component at 580 to 750 nm. The optical signal of the CO 2 probe thus enters the color channel for the blue color component and the optical signal for the temperature probe in the color channel for the red component.

In einer konkreten Erprobung wurden die optischen Signale von dem dualen Sensor gemäß 3, welcher mit Licht der Wellenlänge 405 von LEDs beleuchtet wurde, mit einer handelsüblichen CMOS-Kamera (Canon EOS 350D) mit automatischem Weißabgleich registriert. Der duale Sensor wurde in einer Durchflusszelle bei verschiedenen CO2-Konzentrationen bei unterschiedlichen Temperaturen vermessen. Die Aussteuerung bezüglich der Intensität wurde beim Messpunkt mit dem am höchsten anzunehmenden Signal durch Einstellen der Belichtungszeit festgelegt. Die aufgenommenen Bilder der einzelnen Messpunkte wurden mit handelsüblicher Bildverarbeitungssoftware in die einzelnen RGB-Kanäle (Farbkanäle) unterteilt und die so entstandenen Farbintensitätssignale einzeln ausgewertet. Je nach Bedarf kann anstatt in die additiven RGB-Kanäle auch in die subtraktiven CYM-Kanäle getrennt werden. 4 und 5 illustrieren, dass die Ansprechkurven der beiden Sonden sehr gut mit den Ansprechkurven übereinstimmen, die beim alleinigen Einsatz nur jeweils einer Sonde mit einer schwarz-weiß-Kamera erhalten werden. Die Verschiebung der Intensität, die aus 5 zwischen der CO2-Sonde in dem dualen Sensor und der Referenz hervorgeht, beruht auf einer unterschiedlichen Kalibrierung und ist insoweit kein Hinweis auf einen grundsätzlich anderen Verlauf der Ansprechkurve.In a concrete test, the optical signals from the dual sensor according to 3 , which was illuminated by LEDs of wavelength 405, registered with a commercially available CMOS camera (Canon EOS 350D) with automatic white balance. The dual sensor was measured in a flow cell at different CO 2 concentrations at different temperatures. The intensity control was set at the measurement point with the highest signal to be assumed by adjusting the exposure time. The recorded images of the individual measuring points were subdivided into the individual RGB channels (color channels) using commercially available image processing software, and the resulting color intensity signals were evaluated individually. Depending on requirements, it is also possible to separate into the subtractive CYM channels instead of into the additive RGB channels. 4 and 5 illustrate that the response curves of the two probes match very well with the response curves obtained when using only one probe with a black-and-white camera alone. The shift of intensity that out 5 between the CO 2 probe in the dual sensor and the reference is based on a different calibration and is therefore no indication of a fundamentally different course of the response curve.

Die vorliegende Erfindung kann auf jedem Gebiet eingesetzt werden, in dem optische Sonden mit Kameras ausgelesen werden, z. B. in der Aerodynamik, Windkanaltests, medizinischer Diagnostik, Qualitätssicherung usw.The The present invention can be used in any field, in the optical probes are read out with cameras, z. B. in the Aerodynamics, wind tunnel tests, medical diagnostics, quality assurance etc.

Claims (9)

Verfahren zum Erfassen der Verteilung mindestens einer Zustandsgröße in einem Messfeld, wobei verschiedene Sonden in das Messfeld eingebracht werden und wobei optische Signale mit unterschiedlichen Wellenlängen von den verschiedenen Sonden aus dem Messfeld getrennt erfasst werden, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Signale von den verschiedenen Sonden mit einer RGB-Kamera registriert und anhand der verschiedenen Ausgangssignale der RGB-Kamera getrennt erfasst werden.Method for detecting the distribution of at least one state variable in a measuring field, where be introduced at different probes in the measuring field and wherein optical signals with different wavelengths of the different probes from the measuring field are detected separately, characterized in that the optical signals from the various probes registered with an RGB camera and based on the different output signals of the RGB Camera to be recorded separately. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Farbkanäle der RGB-Kamera einzelnen Sonden zugeordnet werden.Method according to claim 1, characterized in that that individual color channels the RGB camera can be assigned to individual probes. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass relative Intensitätsverteilungen über benachbarte Farbkanäle einzelnen Sonden zugeordnet werden.Method according to Claims 1 and 2, characterized that relative intensity distributions over adjacent color channels individual probes are assigned. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass subtraktive Kanäle der RGB-Kamera ausgewertet werden.Method according to one of claims 1 to 3, characterized that subtractive channels the RGB camera are evaluated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der RGB-Kamera mindestens ein Extinktions- oder Kantenfilter vorgeschaltet wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized that the RGB camera at least an extinction or edge filter is connected upstream. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als RGB-Kamera eine CCD- oder CMOS-Kamera verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized that as an RGB camera a CCD or CMOS camera is used. Messaufbau zum Erfassen der Verteilung mindestens einer Zustandsgröße in einem Messfeld, in das verschiedene Sonden eingebracht sind, mit einer mindestens eine Kamera aufweisenden Erfassungseinrichtung, um optische Signale mit unterschiedlichen Wellenlängen von den verschiedenen Sonden aus dem Messfeld getrennt zu erfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera eine RGB-Kamera ist, die die optischen Signale von den verschiedenen Sonden registriert.Measurement setup for capturing the distribution at least a state variable in one Measuring field in which different probes are inserted, with at least one a camera having detection means to optical signals with different wavelengths separated from the different probes by the different probes, characterized in that the camera is an RGB camera which the optical signals from the various probes registered. Messaufbau nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der RGB-Kamera ein Extinktions- oder Kantenfilter vorgeschaltet ist.Measuring assembly according to claim 7, characterized that the RGB camera precedes an extinction or edge filter is. Messaufbau nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass als RGB-Kamera eine CCD- oder CMOS-Kamera verwendet wird.Measurement setup according to one of Claims 7 and 8, characterized that a CCD or CMOS camera is used as the RGB camera.
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