Original paper

The Use of a Modified Camera for the Classification of Sedimentary Rocks

Toś, Cezary

Abstract

The article presents studies on the possibility of using a modified NIR digital camera to carry out an initial classification of sedimentary rock formations. The study has been conducted in the limestone mine “Czatkowice” in Poland. For this purpose, samples of the formations typical for that deposit have been photographed in four channels: blue (B: 380 nm–520 nm), green (G: 440 nm–620 nm), red (R: 560 nm–720 nm), and near infrared (NIR: 820 nm–1,100 nm). The recorded images of each of the samples have been compared against the spectral curves prepared on the basis of the studies carried out with a field spectrometer. This comparison has been carried out using earlier prepared sensitivity characteristics for the modified camera. However, in contrast to other NIR devices, the wide sensitivity range in the NIR channel resulted in a lack of a clear spectral peak. The hypothesis about the usefulness of a modified camera in recognition of sedimentary rocks has been verified by analysing the results of the classification of rock samples and a fragment of the quarry wall. This classification has been made using channels in the visible range and in the near infrared. The accuracy of the classification measured by the kappa index of agreement (KIA) has been increased when using the NIR channel. The study indicated that in some cases a modified camera can be a cheaper alternative to professional equipment recording near infrared channel. Zusammenfassung: Die Nutzung einer modifizierten Kamera zur Klassifikation von Sedimentgesteinen. Dieser Beitrag präsentiert eine Potenzialstudie zur Nutzung einer modifizierten digitalen Nahinfrarotkamera zu einer ersten Klassifikation von Felsformationen am Beispiel des Kalksteinbruchs “Czatkowice” in Polen. Typische die Lagerstätte charakterisierende Gesteinsproben wurden in vier Kanälen aufgezeichnet: blau (B: 380 nm–520 nm), grün (G: 440 nm–620 nm), rot (R: 560 nm–720 nm), und nahes Infrarot (NIR: 820 nm–1.100 nm). Die aufgezeichneten Bilddaten der einzelnen Proben wurden mit spektralen Profilen aus Aufnahmen mit einem Feldspektrometer verglichen. Dieser Vergleich wurde durchgeführt unter Verwendung der vorgefertigten Empfindlichkeitseigenschaften für die modifizierte Kamera. Durch einen relativ breiten Empfindlichkeitsbereich konnte kein Peak im NIR-Kanal erfasst werden, wie das für andere NIR-Kameras möglich ist. Die Hypothese, dass die modifizierte Kamera sich zur Erkennung von Sedimentgesteinen eignet, wurde durch die Analyse der Klassifikationsergebnisse der Gesteinsproben und einem Ausschnitt der Steinbruchwand verifiziert. Bei dieser Klassifikation wurden verschiedene Kanalkombinationen getestet. Die Genauigkeit der Klassifikation gemessen mit dem Kappa Index of Agreement (KIA) konnte durch die Hinzunahme des NIR channels verbessert werden. Die Ergebnisse zeigen, dass diese einfache Modifikation der Kamera als kostengünstige Alternative zur professionellen NIR-Kamera angesehen werden kann.

Keywords

sedimentary rocksmodified cameraclassification