帶你走進高光譜工業(yè)相機

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高光譜工業(yè)相機是一種集成了光譜技術(shù)和成像技術(shù)的先進設(shè)備，能夠同時獲取目標(biāo)物的空間信息和光譜信息。以下是對高光譜工業(yè)相機的詳細介紹：

一、定義與概述

高光譜相機通過在可見光、近紅外、短波紅外等光譜范圍內(nèi)對物體進行連續(xù)光譜成像，捕獲目標(biāo)物在不同波長下的反射、透射或輻射信息，從而實現(xiàn)對目標(biāo)物屬性的詳細分析和識別。它在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，即為高光譜工業(yè)相機。

根據(jù)光譜波段數(shù)量的不同，光譜相機可分為高光譜相機和多光譜相機，兩者之間的主要區(qū)別在于它們記錄的波段數(shù)量和波段的寬度（即光譜分辨率）。

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按照標(biāo)準(zhǔn)定義，高光譜相機會記錄超過100 個波段，而多光譜相機記錄的波段則要少一些。視覺界普遍認為具有 2 到 100 個波段的成像可以稱為“多光譜”。但是這個定義沒有考慮光譜范圍的寬度或采樣率。這意味著，如果相機覆蓋 400–600 nm 的光譜范圍并會記錄50個波段，那么它不是高光譜相機，而如果它覆蓋400–800nm 且采樣率相同（意味著這次會記錄 100 個波段），那么它就是高光譜相機。

二、工作原理

高光譜工業(yè)相機的工作原理基于光譜分析技術(shù)，其核心技術(shù)主要包括分光系統(tǒng)和成像系統(tǒng)兩部分。具體過程如下：

1. 光源照射：使用特定波長范圍的光源照射被測物體。光源可以是連續(xù)光譜的光源，也可以是多個離散波長的光源。
2. 光譜分離：通過分光元件（如棱鏡、光柵等）將照射到物體上的光按照波長進行分離，形成一條條光譜帶。
3. 空間掃描：使用掃描機構(gòu)（如推掃式或擺掃式）對物體進行空間掃描，逐點或逐行獲取物體的反射或透射光。
4. 光譜檢測：通過光譜探測器接收分離后的光譜信號，并將其轉(zhuǎn)換為電信號。光譜探測器通常使用光電二極管陣列或電荷耦合器件（CCD）等。
5. 數(shù)據(jù)處理：對獲取的光譜數(shù)據(jù)進行處理和分析，包括光譜定標(biāo)、噪聲去除、數(shù)據(jù)壓縮等步驟，以得到高質(zhì)量的高光譜圖像。

三、主要特點

1. 高光譜分辨率：高光譜工業(yè)相機能夠獲取數(shù)百甚至上千個窄波段的圖像信息，因此具有更高的光譜分辨率。
2. 成像速度快：快照式高光譜成像技術(shù)通過一次拍照即可獲取目標(biāo)二維空間和一維光譜的全部信息，成像速度快，可進行實時監(jiān)測。
3. 數(shù)據(jù)處理能力強：高光譜工業(yè)相機獲取的數(shù)據(jù)量巨大，因此需要強大的數(shù)據(jù)處理能力來提取有用的信息。

四、應(yīng)用領(lǐng)域

高光譜工業(yè)相機在多個領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，包括但不限于：

1. 質(zhì)量控制：在制造業(yè)中，高光譜工業(yè)相機可用于檢測產(chǎn)品的缺陷、異物和污染等問題，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
2. 材料分析：通過高光譜成像技術(shù)，可以分析材料的成分、結(jié)構(gòu)和性能等，為材料科學(xué)的研究和應(yīng)用提供支持。
3. 環(huán)境監(jiān)測：高光譜工業(yè)相機可用于監(jiān)測大氣、水質(zhì)和土壤等環(huán)境參數(shù)，評估環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)狀況。
4. 食品安全：在食品工業(yè)中，高光譜工業(yè)相機可用于檢測食品的成分、新鮮度、污染和摻假等問題，保障食品安全。

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上圖例子中，異物在榛子檢驗過程中被定位。這些異物在 NIR 中吸收更高的能量，因此在 NIR 圖像中顯得更暗。反觀普通的 RGB 彩色圖像，異物和榛子之間的差異則不明顯。

五、發(fā)展趨勢

隨著技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，高光譜工業(yè)相機的發(fā)展趨勢呈現(xiàn)出以下幾個特點：

1. 分辨率不斷提高：隨著分光技術(shù)和探測器技術(shù)的不斷發(fā)展，高光譜工業(yè)相機的光譜分辨率和空間分辨率將不斷提高。
2. 成像速度加快：快照式高光譜成像技術(shù)將進一步發(fā)展和完善，成像速度將更快，能夠滿足更多實時監(jiān)測和在線檢測的需求。
3. 數(shù)據(jù)處理能力增強：隨著大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，高光譜工業(yè)相機的數(shù)據(jù)處理能力將不斷增強，能夠更高效地提取和分析有用信息。
4. 應(yīng)用領(lǐng)域擴大：高光譜工業(yè)相機的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑦M一步擴大，涵蓋更多行業(yè)和領(lǐng)域，為更多的研究和應(yīng)用提供支持。

在機器視覺產(chǎn)品資料查詢平臺可查看高光譜工業(yè)相機的信息，如AVALDATA的一款型號為ABA-U20MIR.。另外在該平臺還可查看更多其他的高光譜工業(yè)相機。

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