Vérification des vêtements à l'aide d'un smartphone, de l'IA et de la spectroscopie infrarouge

Convient également aux tests alimentaires et cutanés

06.10.2023

Le spectromètre proche infrarouge ne mesure que 10 mm × 10 mm et 6,5 mm d'épaisseur. Il s'intègre dans n'importe quel smartphone standard. Le système utilise le module caméra pour l'analyse.

Des chercheurs du Fraunhofer ont mis au point un spectromètre ultra-compact dans le proche infrarouge qui permet de reconnaître et d'analyser les textiles. La combinaison de l'imagerie, d'algorithmes spéciaux d'IA (intelligence artificielle) et de la spectroscopie permet également d'identifier de manière fiable les tissus mixtes. Cette technologie pourrait être utilisée pour optimiser le recyclage des vieux vêtements, qui pourraient ainsi être triés en fonction de leur type. Une version hautement miniaturisée du système peut même tenir dans un smartphone. Cela pourrait déboucher sur une multitude de nouvelles applications pour les utilisateurs finaux dans la vie de tous les jours, qu'il s'agisse de vérifier les vêtements lors des achats ou de détecter les contrefaçons.

Les spectromètres infrarouges sont des instruments de mesure puissants pour l'analyse non destructive des matériaux organiques. L'Institut Fraunhofer pour les microsystèmes photoniques IPMS de Dresde a récemment mis au point un système d'analyse spectrale qui reconnaît et analyse les tissus textiles. Le système peut également reconnaître de manière fiable les tissus mixtes. Les applications possibles vont du contrôle des tissus lors des achats au nettoyage correct des vêtements, en passant par le recyclage durable et trié. Le spectromètre est si petit qu'il peut être intégré dans un smartphone.

Les chercheurs du Fraunhofer s'appuient sur la spectroscopie dans le proche infrarouge (NIR) pour obtenir la fiabilité et la précision requises lors de l'identification des textiles. Le système fonctionne pour des longueurs d'onde comprises entre 950 et 1900 nanomètres, ce qui est proche du spectre visible. La technologie du proche infrarouge présente l'avantage d'être facile à utiliser et d'avoir un large éventail d'applications. "Nous combinons la spectroscopie proche infrarouge avec l'imagerie et l'intelligence artificielle pour obtenir une plus grande précision dans la reconnaissance et l'analyse des objets", explique Heinrich Grüger, chercheur au département des micromodules sensoriels du Fraunhofer IPMS.

Comment fonctionne l'analyse textile

Tout d'abord, un module de caméra conventionnel capture une image du vêtement. L'IA sélectionne un point spécifique des données d'image du tissu qui sera examiné par le module d'analyse spectrale. La lumière réfléchie par le tissu est captée par le module spectromètre. Elle y passe par une fente d'entrée, est transformée en faisceaux lumineux parallèles à l'aide d'un miroir collimateur et projetée sur un réseau à l'aide d'un miroir de balayage. En fonction de l'angle d'incidence et de sortie, le réseau divise les faisceaux lumineux en différentes longueurs d'onde. La lumière réfléchie par le réseau est dirigée par le miroir de balayage vers un détecteur qui capture la lumière sous forme de signal électrique. Un convertisseur A/N numérise ensuite ces signaux, qui sont ensuite analysés par le processeur de signaux. Le profil spectrométrique qui en résulte pour le tissu textile révèle les fibres dont il est constitué en les comparant à une base de données de référence". La résolution optique est de 10 nanomètres. Cette haute résolution signifie que le spectromètre NIR peut également utiliser l'IA pour identifier des tissus mixtes tels que des vêtements fabriqués à partir de polyester et de coton", explique M. Grüger. Mesurant seulement 10 mm × 10 mm et 6,5 mm d'épaisseur, le système est si compact qu'il pourrait facilement être intégré dans un smartphone standard.

Recyclage de vieux vêtements

M. Grüger voit une application importante du spectromètre contrôlé par l'IA dans le domaine du recyclage. Selon l'Office fédéral allemand des statistiques, environ 176 200 tonnes de déchets textiles et vestimentaires ont été collectées auprès des particuliers en Allemagne en 2021. La spectroscopie NIR pourrait améliorer l'efficacité du recyclage et réduire la montagne de vieux vêtements. Les entreprises qui recyclent les vêtements anciens pourraient ainsi les trier plus efficacement et plus rapidement. Les textiles qui sont encore en un seul morceau, par exemple, sont destinés au marché de l'occasion. Les textiles endommagés sont triés pour être recyclés et les fibres dont ils sont faits, comme le lin, la soie, le coton ou le lyocell, peuvent être réutilisées. Les textiles très sales sont incinérés ou transformés en tapis isolants, par exemple. La spectroscopie identifie et trie les textiles avec plus de précision et beaucoup plus rapidement qu'un être humain.

Si la spectroscopie NIR était intégrée dans un smartphone, les utilisateurs finaux pourraient également bénéficier de la technologie de l'institut Fraunhofer. Lors de l'achat de vêtements, une vérification rapide à l'aide d'un smartphone permet de savoir si l'écharpe en soie coûteuse est réellement en soie, ou si la robe exclusive de la marque de mode n'est pas plutôt une contrefaçon, exposée grâce à un mélange alternatif de tissus. Et si l'étiquette contenant les instructions de nettoyage n'est plus lisible, le smartphone dispose d'un scanner textile qui permet d'identifier le tissu et de déterminer le cycle de lavage approprié.

Contrôle alimentaire et dermatologie

Les chercheurs du Fraunhofer IPMS peuvent même envisager des applications au-delà de l'industrie textile. Les smartphones équipés de spectromètres pourraient être utilisés pour fournir des informations sur la qualité des produits alimentaires, tels que les fruits et légumes, lors des courses. La technologie pourrait également être utilisée pour examiner la peau. Une analyse rapide à l'aide du spectromètre du téléphone portable pourrait permettre d'identifier les zones particulièrement sèches ou grasses. On pourrait même imaginer des applications dans le domaine du diagnostic médical, par exemple l'examen de taches de peau en cas de suspicion de mélanome, mais cela nécessiterait également l'intervention de professionnels.

Au cours de la phase de développement, l'équipe Fraunhofer a bénéficié de décennies d'expérience dans la construction de spectromètres NIR utilisant la technologie MEMS (systèmes microélectromécaniques). "Au fil des ans, nous avons réussi à miniaturiser de grands instruments de spectroscopie de laboratoire à l'aide de la technologie MEMS afin qu'ils puissent également être utilisés de manière mobile", explique M. Grüger. En 2000, avec l'actuel directeur de l'institut, le professeur Harald Schenk, il a inventé le spectromètre à réseau de balayage, qui est toujours considéré comme le point d'entrée dans la spectroscopie MEMS.

Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.

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