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  5. › Hawkspex mobile: Diese App macht…

Klingt komisch/unglaubwürdig

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  1. Klingt komisch/unglaubwürdig

    Autor: vlad_tepesch 22.02.17 - 13:30

    1. Hintergrundlicht ist LED (höchstwahrscheinlich blau oder UV mit leuchtstoff) mit bestimmter (meist relativ unausgewogener) spektrale Kennline
    2. Displaypixel enthalten Filter mit bestimmter Kennline
    --> das Licht, welches zur Objektbeleuchtung benutzt wird, ist alles andere als vollständig
    3. Die Farbfilter des Kamerasensors haben auch jeweils eine bestimmte spektrale Kennline.

    Da Aufnahmefarbe wird scheinbar nicht direkt benutzt, weil man sich dessen bewusst ist, dass der Sensor ja nur relativ schmale Spektral-Bänder aufnehmen kann. Wenn man allerdings die Objektbeleuchtung ebenfalls nur mit diesen 3 Schmalen Bändern durchführt hat man am Ende nix gewonnen.
    Effektiv hat man auch nur RGB Werte, von vollständigem Spektrum keine Spur.

    Der Rest ist relativ einfaches supervised Learning. Hier hängt viel von der Merkmalsauswahl und den Trainingsdaten ab.

  2. Re: Klingt komisch/unglaubwürdig

    Autor: George99 22.02.17 - 14:07

    Darüber wurde ja vorgestern auf ZON, wo der Artikel zuerst erschien, auch schon diskutiert. ICh verweise mal auf die Diskussion:

    http://www.zeit.de/digital/mobil/2017-02/hawkspex-mobile-app-fraunhofer-institut-gemuese-pestizide-erkennung?page=1#comments

  3. Re: Klingt komisch/unglaubwürdig

    Autor: v2nc 22.02.17 - 14:48

    Also ich hab keine Ahnung von den spektralen Linien von Licht, aber ich kann mir nicht vorstellen, dass die APP wie im Artikel Bild benutzt wird. DasArtikel Bild ist nicht immer ganz richtig gewählt, was ich aber durchaus nachvollziehen kann. Bei vielen Quellen gib es keine Bilder und das unabhängig von der Quelle gefundene Bild, was höchst wahrscheinlich inhaltlich nichts mit dem artikel zu tun hat, kann dann auch schonmal inhaltlich verwirren wenn man es mit dem Artikel gleichauf bewertet.

    Jetzt zum Thema, ich kann mir nicht vorstellen, dass man zur Benutzung dieser APP den Gegenstand mit dem display beleuchtet. Erstmal funktioniert diese APP dann in vielen fällen gar nicht, da es oft so hell ist, dass das Licht schon auf dem gegestand nicht zu sehen ist. Auf der anderen Seite ist die Front Kamera bei vielen Smartphone ein scherz gegenüber der normalen kamera. Die benutztung von frontcamera und display für dieses verfahren ist schon ziemlich abwegig.

  4. Re: Klingt komisch/unglaubwürdig

    Autor: christian_k 22.02.17 - 18:01

    Es kommt noch hinzu, dass so ja nur drei Wellenlängen gemessen werden können. Das Display hat ja nur rote, grüne und blaue Subpixel.
    Für unsere Augen ist zwar nicht zu unterscheiden, ob auf einem Display rote und grüne Pixel gleichzeitig leuchten oder ob eine Fläche tatsächlich gelbes Licht (Wellenlänge zwischen rot und grün) aussendet, für ein Spektrometer ist das aber ein grosser Unterschied:
    Ein Gegenstand könnte durchaus gelb schmalbandig reflektieren, für rot und grün aber deutlich "dunkler" sein. Das könnte die Handykamera nicht feststellen.
    Ein anderer Gegenstand mag für die Handykamera mit roten und grünem Licht hell erscheinen, damit weis man aber auch nicht, wie sehr auch das dazwischenliegende gelbe Licht reflektiert würde.

  5. Re: Klingt komisch/unglaubwürdig

    Autor: bjs 22.02.17 - 18:13

    vielleicht reicht die genauigkeit ja für diese dinge aus. wahrscheinlich muss man die anwendung irgendwie eichen davor, da ja nicht alle handymodelle die gleiche kamera bzw das gleiche display haben. wobei ich mir das eichen schwer vorstelle. vielleicht sind die kameras und displays auch gleich genug. oder vielleicht funktioniert die app nur mit bestimmten handys. ich wunder mich eher, dass die kamera so genaue daten liefert und eine spektralanalyse schon mit sichtbaren licht ausreicht.

  6. Re: Klingt komisch/unglaubwürdig

    Autor: hackfin 22.02.17 - 18:22

    Hi,

    die RGB-Mischfarben stellen kein Problem dar, durch die additive Mischung kann man schon Wellenlängen im sichtbaren Bereich beliebig "durchtunen". Es gibt einfach kaum eine vernünftige Kohärenzlänge und im Prinzip eine Menge Schwebungseffekte, das spielt aber alles keine Rolle, wenn man mit cleveren Algorithmen die Geschichte korrekt kalibriert kriegt. Aber genau da wird es richtig schwierig, jede Kombination von Kamerasensor/TFT liefert andere Daten. Und da bin ich skeptisch, dass das schliesslich bei jedem Handy funktioniert. Schon wenn der Sensor einen eigenen Weissabgleich macht, ist die Idee für die Katz.
    Für mich ist also vorerst die Frage, wie ich mein Handymodell XY kalibriere, damit es wirklich eine zu früh gepflückte Avocado von einer hochwertigen Bio-Avocado unterscheiden kann. Typischerweise ist ein geübter Farben-Profi in der Lage, mehr Farbabstufungen zu erkennen, als sie ein YUV-Sensor überhaupt liefert.

    Aber es wäre wohl durchaus möglich, wenn auch sehr aufwendig, für ein gewisses Handymodell was einen guten 10(oder mehr) Bit Sensor hat, eine Lernmatrix zu erstellen, die mehr schafft als das menschliche Auge/Hirn.
    Der Gag wird auch hier wieder vor allem eine Big-Data-Analyse sein, die genügend Referenzdaten in brauchbare Parameter übersetzt. Aber ebenso wird wohl die App auch des öfteren dem User mitteilen: Sorry, deine Kamera ist zu schlecht.

  7. Re: Klingt komisch/unglaubwürdig

    Autor: Eheran 22.02.17 - 20:55

    >durch die additive Mischung kann man schon Wellenlängen im sichtbaren Bereich beliebig "durchtunen".
    Nein, kann man nicht. Das Spektrum wird nicht besser, egal wie man einzelne Peaks mischt, es bleiben immer die Lücken. Das Auge ist eben kein Spektrometer sondern auch nur eine Kamera - sonst könnten wir auch so schon solche Analysen machen.

    Allerdings sind die Spektren sowohl vom Bildschirm als auch der Filter vor der Kamera vergleichsweise breitbandig. Ob man da mit viel rumwurschteln also nicht doch was sinnvolles interpolieren kann? Denn ggf. reichen diese Bereiche ja schon für viele Analysen aus.

  8. Re: Klingt komisch/unglaubwürdig

    Autor: hackfin 22.02.17 - 22:21

    Eheran schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------

    > Nein, kann man nicht. Das Spektrum wird nicht besser, egal wie man einzelne
    > Peaks mischt, es bleiben immer die Lücken. Das Auge ist eben kein
    > Spektrometer sondern auch nur eine Kamera - sonst könnten wir auch so schon
    > solche Analysen machen.

    Ich kenne Leute, die sowas machen. Die beraten wiederum Supermärkte, was das Weissspektrum ihrer Lichtquellen für Obst/Gemüse/Fleisch angeht...
    Du hättest recht, wenn du von unendlicher Kohärenzlänge der Quelle ausgingst. Haben wir aber hier nicht,spielt auch nicht eine riesige Rolle, weil man auch mit einer spektral breit verschmierten Quelle einiges machen kann. Lücken gäbe es bei 8 Bit pro Farbe per Pixel schon, aber man kann auch da einiges mit Binning auf Sensorseite und Dithering bei der RGB-Quelle tricksen. Ich gehe auch mal davon aus, dass die Fraunhoferleute ein paar nette Dekonvolutions-Algorithmen auf Lager haben.
    Aber die White-Balance dürfte bei diesen Parametern das grösste Problem sein.
    Dementsprechend ist das eine rechte Knacknuss, ein universelles Kalibrationsmodell zu finden. Hat offenbar auch Forschungsgelder verschluckt :-)

  9. Re: Klingt komisch/unglaubwürdig

    Autor: Eheran 22.02.17 - 23:42

    >Lücken gäbe es bei 8 Bit pro Farbe per Pixel schon
    Du scheinst nicht ganz zu verstehen: Die Anzahl der Abstufungen einer Farbe sind für das Vorhandensein einer anderen Farbe irrelevant. Wenn kein gelbes Licht da ist, dann kann ich auch keines messen. Für unsere Augen ist das wurscht, weil das eh nur mischmasch sieht und dann irgendwie interpretiert. Da würden schon 3 scharfe Spektralllinien in RGB reichen um weiß zu simulieren...

    Wenn man also irgendwas messen will, was charakteristisch im gelben Bereich ist, dann geht das nicht. Man hat nur RGB zum Messen. Kann sicherlich für einiges reichen.

  10. Re: Klingt komisch/unglaubwürdig

    Autor: christian_k 23.02.17 - 07:19

    Danke.
    Vielleicht hilft ein Vergleich mit dem Gehör, das kann nämlich Wellenlängen besser unterscheiden als das Auge.

    Man schlage auf dem Klavier C und E gleichzeitig an. Das klingt zwar musikalisch gut aber ganz anders als das dazwischen liegende D alleine. Es entsteht auch kein Gemisch aus. C, D, E, was nämlich ziemlich schief klingen würde. Auch eine D Stimmgabel würde nicht anfangen mitzuschwingen. Egal wie laut oder leise man C und E spielt, wenn das D kaputt ist, kann man den Ton nicht mit C und E nachbilden.
    Ebenso kann das Display mit rot und grün kein monochromatisches gelbes Licht erzeugen. Unser Auge lässt sich teuschen, weil es keinen Rezeptor für gelb hat, sondern nur welche für rot und grün und beide auch auf gelb reagieren.



    1 mal bearbeitet, zuletzt am 23.02.17 07:21 durch christian_k.

  11. Re: Klingt komisch/unglaubwürdig

    Autor: vlad_tepesch 23.02.17 - 08:37

    "Eichen" muss/darf man gar nicht, dass dürfen nur behördliche Stellen.

    Das die Genauigkeit für diese Dinge ausreichen mag, hab ich nicht in Abrede gestellt.

    Sowas als Spektrometer zu bezeichnen, wäre aber, als wenn man den Tonhöhe-Drehknopf billiger boxen als Equalizer verkaufen würde.

  12. Re: Klingt komisch/unglaubwürdig

    Autor: bombinho 23.02.17 - 09:10

    christian_k schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Unser Auge lässt sich teuschen, weil es keinen Rezeptor
    > für gelb hat, sondern nur welche für rot und grün und beide auch auf gelb
    > reagieren.

    Ahh, das war eine nette Erklaerung, so habe ich es bisher noch nicht betrachtet. Allerdings bin ich mir nicht ganz sicher ueber die Beteiligung des Auges oder besser dessen Anteil. Das Auge ist doch nur ein "Sensor" und unser Sehen findet eigentlich im Gehirn statt.

    Ich erinnere mich da an Versuche mit Einblendungen, wo das Gehirn einfach vorherige Bildinhalte weiter einblendete, gleichwohl auf dem Bildschirm bereits etwas Anderes dargestellt wurde. Wir "sehen" keine Rohdaten sondern allenthalben noch erkannte Muster.

    Daher sollte eine solche App, wenn sie sich auf andere Muster konzentriert als das Hirn, durchaus noch allerhand mehr leisten. Nehmen wir mal die Roh-Datenmenge eines Apfels in VGA-Aufloesung und vergleichen sie mit der Datenmenge "Apfel", selbst wenn ich "Apfel-reif", "Apfel-unreif", "Apfel-ganz", "Apfel beschaedigt" hinzunehme, bleiben da noch reichlich weitere moegliche Musterabstufungen uebrig.
    Im Prinzip so viele, wie verschiedene Kombinationen von Pixeln moeglich waeren.
    Dazu kommen noch weitere Aufnahmen mit leicht geaenderten Farbverlaeufen, oder wenn das besser ist: "Helligkeitsverlaeufen in Abhaengigkeit der Displayfarbe".

    Also ja, auch bei weiterer Reduzierung durch fehlende Grundfarben ist mehr drin als die Auge/Hirn-Combo als sinnvolle Unterscheidungen annimmt.
    Allerdings wird hier auch die beeindruckende Leistung von Auge/Hirn deutlich.

    Und ich denke nicht, dass der Weissabgleich eine derartige Rolle spielt, da hier wohl vermutlich mit Differenzmustern gearbeitet werden wird. Deswegen wohl auch der geringe "Preisunterschied" zu abgestimmten Messgeraeten.
    Alleine das Umgebungslicht wuerde ansonsten jegliche Beurteilung verhindern, wenn Absolutwerte entscheidend waeren.

  13. Re: Klingt komisch/unglaubwürdig

    Autor: vlad_tepesch 23.02.17 - 09:43

    Aber die Basis für unseres Sehen sind Rezeptoren, die im Wesentlichen auf die Farben Rot,Grün,Blau reagieren. Deswegen fallen uns die Lücken im Spektrum auch nicht auf.
    Das Displays und Kameras auf dem selben Prinzip basieren ist sicher nicht zufällig ;-)

  14. Re: Klingt komisch/unglaubwürdig

    Autor: Cöcönut 23.02.17 - 09:47

    Es geht in dem Artikel aber eben NICHT um Bilderkennung. Es wird ganz explizit Spektroskopie mit einem Spektrographen beschrieben, und dass man damit entsprechende Produkte (hier: Kaffee) untersuchen kann.
    Ich arbeite täglich mit Spektren und schließe mich dem OP hier an. Mit einer Kamera die lediglich drei Farben erkennt kann man keine Aussagen über die atomare/molekulare Zusammensetzung eines Objekts machen. Abgesehen davon ist der beobachtete Wellenlängenbereich (optisch) falsch. Für Moleküle braucht man rovibronische Energieübergänge, die sind im mittleren IR bis sub-mm Bereich zu finden.

    Man kann einen Kamerasensor durchaus verwenden um einen Spektrographen zu bauen. Aber selbst dann sind die Ergebnisse doch sehr mau. Allein Software wie eine App macht aus einem Handy auch kein Auto.
    Es gibt schon Gründe warum in professionellen Spektrographen die Kosten für CCDs bis über eine Million ¤ kosten.

  15. Re: Klingt komisch/unglaubwürdig

    Autor: Technik Schaf 23.02.17 - 11:38

    So richtig die Kritik an fehlenden Fahren und falschen Wellenlängen ist wird von vielen der Vorteil eines riesigen datenpools den man mit dem eigenen Messwert vergleichen kann vernachlässigt.
    Damit lassen sich oftmals eben doch aus eigentlich zu wenig Information erstaunlich viele Schlüsse ziehen.
    Klar ungenauer und in engen Grenzen, aber eben mehr als wenn man die sensor Werte nur mit den Methoden eines klassischen spektographen auswerten würde.
    Und warum manche hier behaupten die würden auf keinen Fall handy Display und die Front Kamera nutzen obwohl genau das im Artikel steht....
    Es heißt ja auch die Kamera muss manuellen Modus und raw zulassen.
    Und Vorallem hat niemand behauptet man würde die exakten analysen der molekularen Strukturen ermöglichen sondern nur Schlüsse über den Gegenstand als ganzen ermöglichen. Dafür dürfte auch die geringere Auflösung der front Kamera locker reichen. Pixel zahlen da wenig.

  16. Re: Klingt komisch/unglaubwürdig

    Autor: bombinho 23.02.17 - 22:50

    Cöcönut schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Es gibt schon Gründe warum in professionellen Spektrographen die Kosten für
    > CCDs bis über eine Million ¤ kosten.

    Es war durchaus nicht meine Absicht, zu behaupten, dass eine Handycam die Faehigkeiten eines Spektrometers hat.
    Es war vielmehr meine Absicht, darzustellen, dass eine Auswertung der Rohdaten durchaus Ergebnisse unterschiedlich von denen der Auge/Hirn-Kombination liefern kann und damit eine Beurteilung unter anderen Aspekten.

    Und ja, es geht eben auch um Mustererkennung im weiteren Sinn, aber augenscheinlich nicht auf Absolutwerten basierend. Sollten lediglich Farbwerte basierend auf einer definierten Lichtquelle und einem definierten Farbprofil eines CCD-Sensors hier eine Rolle spielen, dann waere die Idee zum Scheitern verurteilt. Aber so sehe ich durchaus Potential.

  17. Re: Klingt komisch/unglaubwürdig

    Autor: Moe479 26.02.17 - 09:41

    das braucht man vielleicht garnicht, die datenbank braucht nur die offsetwerte für frischen bio-spinat und wildlachs für dein gerät mitliefern, deswegen hier auch der verteilte ansatz über die nutzer unterschiedlichster geräte ... auf gebaut und weiter präzisiert werden diese ungefähren gerätespetzifischen matches über das einsenden von weiteren scanergebnissen unter der angabe was eine messung auf welchem gerät abbilden soll ... naturlich kommt es dabei zu fehlern, nur eine größere menge von messdaten mittelt das aus.
    .
    .
    .
    nur mal so als möglichkeit einer idee.



    1 mal bearbeitet, zuletzt am 26.02.17 09:45 durch Moe479.

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