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Multispectral LIF-Based Standoff Detection System for the Classification of CBE Hazards by Spectral and Temporal Features

Fellner, Lea und Kraus, Marian und Gebert, Florian und Walter, Arne und Duschek, Frank (2020) Multispectral LIF-Based Standoff Detection System for the Classification of CBE Hazards by Spectral and Temporal Features. Sensors, 20 (9), Seiten 2524-2534. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/s20092524. ISSN 1424-8220.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
372kB

Offizielle URL: https://www.mdpi.com/1424-8220/20/9/2524

Kurzfassung

Laser-induced fluorescence (LIF) is a well-established technique for monitoring chemical processes and for the standoff detection of biological substances because of its simple technical implementation and high sensitivity. Frequently, standoff LIF spectra from large molecules and bio-agents are only slightly structured and a gain of deeper information, such as classification, let alone identification, might become challenging. Improving the LIF technology by recording spectral and additionally time-resolved fluorescence emission, a significant gain of information can be achieved. This work presents results from a LIF based detection system and an analysis of the influence of time-resolved data on the classification accuracy. A multi-wavelength sub-nanosecond laser source is used to acquire spectral and time-resolved data from a standoff distance of 3.5 m. The data set contains data from seven different bacterial species and six types of oil. Classification is performed with a decision tree algorithm separately for spectral data, time-resolved data and the combination of both. The first findings show a valuable contribution of time-resolved fluorescence data to the classification of the investigated chemical and biological agents to their species level. Temporal and spectral data have been proven as partly complementary. The classification accuracy is increased from 86% for spectral data only to more than 92%.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/134775/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Multispectral LIF-Based Standoff Detection System for the Classification of CBE Hazards by Spectral and Temporal Features
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Fellner, Lealea.fellner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1359-0260NICHT SPEZIFIZIERT
Kraus, MarianMarian.Kraus (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5385-9420NICHT SPEZIFIZIERT
Gebert, Florianflorian (at) gebert-bs.dehttps://orcid.org/0000-0003-4009-549XNICHT SPEZIFIZIERT
Walter, Arnearne.walter (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4377-9152NICHT SPEZIFIZIERT
Duschek, Frankfrank.duschek (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1809-0257NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:29 April 2020
Erschienen in:Sensors
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:20
DOI:10.3390/s20092524
Seitenbereich:Seiten 2524-2534
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Liu, MonicaMDPI (Multidisciplinary Digital Publishing Institute)NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
Name der Reihe:Laser Based Remote Sensors for Environmental Science: Apparatus, Measurements and Analysis Techniques
ISSN:1424-8220
Status:veröffentlicht
Stichwörter:laser-induced fluorescence (LIF); fluorescence lifetimes; standoff detection; biological agents; early warning
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Flugzeuge
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L AR - Aircraft Research
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Laserforschung und Technologie (alt)
Standort: Lampoldshausen
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Physik > Atmosphärische Propagation und Wirkung
Hinterlegt von: Duschek, Dr.rer.nat. Frank
Hinterlegt am:11 Mai 2020 08:52
Letzte Änderung:27 Okt 2023 14:45

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