Système d’imagerie hyperspectrale

L’imagerie hyperspectrale est une méthode d’acquisition qui combine spectroscopie et imagerie, permettant d’obtenir pour chaque pixel d’une image un spectre complet. Cette technologie repose sur le principe du “pushbroom”, où la scène est balayée ligne par ligne : chaque ligne spatiale est associée à une série de bandes spectrales, constituant ainsi un hypercube de données (x, y, λ).
Dans notre cas, cette technique sera appliquée à l’étude de carottes, rondelles et poudres de bois, afin de caractériser la composition chimique et structurale des échantillons à différentes échelles spatiales et spectrales. Cette approche non destructive permet d’identifier, cartographier et quantifier de nombreux constituants comme la lignine, la cellulose, les extraits ou encore des marqueurs de dégradation ou de traitement.

Caractérisation physico-chimique du bois par imagerie spectrale dans le VNIR et SWIR

Le système proposé comprend deux caméras hyperspectrales complémentaires :

Caméra VNIR (400-1000 nm, capteur sCMOS)

• Résolution spatiale : 2184 pixels
• Résolution spectrale : 2,9 nm pour 946 bandes
• Rapport signal/bruit jusqu’à 680:1
• Idéal pour la détection de signatures dans le visible et le proche infrarouge, telles que l'humidité ou la chlorophylle résiduelle.

Caméra SWIR (1000-2500 nm, capteur MCT)

• 384 pixels spatiaux, 288 bandes spectrales
• Résolution spectrale : 12 nm
• Rapport signal/bruit supérieur à 1000:1
• Permet l’identification de liaisons chimiques spécifiques (OH, CH, NH), très utile pour analyser la cellulose, l’hémicellulose ou la lignine.

Les deux caméras peuvent être utilisées simultanément, montées sur un scanner motorisé (100x50 cm) qui assure le déplacement de l’échantillon sous le faisceau optique. Une version plus petite (40x20 cm) permet l’observation fine de zones restreintes avec objectifs macro (jusqu’à 24 µm/pixel).

Conditions d’analyse et traitements

Les échantillons de bois sont déposés sur un plateau de translation motorisé. Une source halogène stabilisée assure un éclairage homogène. L’acquisition est entièrement pilotée par les logiciels LUMO Scanner et LUMO Recorder, qui synchronisent les mouvements du plateau et la capture des images.
Les données sont enregistrées au format brut avec métadonnées, puis analysées via SPECIM Insight. Des mesures en réflectance calibrée sont possibles grâce à une référence blanche.

Formats d’échantillons

• Carottes de bois : analyse longitudinale pour étudier la variation radiale ou axiale de composition. 
• Rondelles : cartographie des cernes ou des hétérogénéités chimiques.
• Poudres : mesures globales de composition sur échantillons broyés et homogénéisés.

Accès à la prestation

La prestation peut être :

• Partielle : mise à disposition de l’équipement avec accompagnement.
• Complète : de l’acquisition à l’analyse, à condition que les échantillons soient fournis prêts à être mesurés.

Ce système est particulièrement adapté aux études de qualité du bois, altérations biologiques, effets de traitements, ou différences entre essences ou sites de prélèvement.

Contact :

Responsable de l'équipement et du pôle : Julien Ruelle julien.ruelle@inrae.fr