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适用于光谱成像应用的相机

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每一项应用都有其独特的需求。我们熟谙如何针对不同应用场景寻找更适用的相机解决方案。

 

传统RGB型相机仅使用可见光和部分近红外光谱范围内的有限波长,遗漏了大量可用的光谱信息。为克服这一缺陷,可运用多种光谱成像技术捕获和分析来自物体或环境的详细光谱数据,提供传统成像方法无法提供的宝贵信息。
光谱成像提供了非侵入性、非破坏性和详实的分析功能,彻底革新了许多领域。如今,这一技术已应用在诸多领域,包括食品饮料、回收、农业和采矿遥测、医疗或天文学
光谱成像的核心技术是采集整个电磁波谱中的不同波长图像——从紫外光谱到可见光,再到红外光谱区间。通过分析这些光谱数据,人们可以更深入地了解成像物体或材料的成分、特征和行为。

 

    HSI和MSI光谱成像技术解决方案

    • 高光谱成像(HSI):该技术需要在许多连续的窄光谱带(通常为数百个)拍摄图像,以实现高光谱分辨率。高光谱图像中的每个像素都包含完整的光谱,所有图像共同构成一个HSI图像数据立方体,从而可根据光谱特征详细分析和鉴别材料。
    • 多光谱成像(MSI):与HSI不同,MSI采集有限数量的离散光谱带图像,通常为3-16个。如果待检物体的光谱特征已知,少量光谱带通常能够降低系统成本并加快处理速度。

    光谱成像系统利用不同类型的光学元件(如棱镜、光栅、干涉仪以及干涉或可调谐滤光片),选择性地传输或阻挡特定波长的光线。它们与指定区域扫描传感器配套使用,以获取HSI或MSI数据立方体。

     

    线阵扫描系统

    • 基于传统光栅的推扫式HSI相机,可最大限度提高数据质量/光谱分辨率
    • 传感器芯片上的线性渐变滤光片

    快照系统

    • 可调谐光谱滤光片相机
    • 基于干涉仪的傅里叶变换HSI相机,用于低光成像
    • 基于微透镜阵列的光场相机
    • 搭载像素滤光片技术的相机

     

     

     

     

     

    光谱成像解决方案对相机器材有诸多限制条件,这些条件很大程度上取决于预期应用以及分析所需的准确度和精密度水平。通常,这涉及多种功能的组合,最重要的是:

    • 在传感器/系统的整个光谱范围内,保持高水平且稳定的量子效率 。
    • 像素的线性响应与光强有关。
    • 检测相同波长的像素时需维持均匀的强度分布
    • 多ROI选取对于推扫式(行扫描)HSI 系统尤其重要,毕竟此功能可减少数据大小并简化信号处理。
    • 高帧率通常有利于加快处理速度,前提是在较短曝光时间内捕获足够的信号。此时,提高光强会有所帮助,但也需要防止待检物体受热。
    • 高分辨率传感器对于使用像素级滤光片或带滤光片微型光学器件的多光谱成像系统非常重要,因为增加滤光片数量会降低光谱图像的整体分辨率。
    • 对于需要较长曝光时间的系统,可以采用热电冷却器 (TEC) 进行对传感器进行冷却,从而减少暗电流引起的噪声并保持较高的SNR。
    • 裸板相机可以选择安装或不安装传感器玻璃(RCG选项),以打造更小巧的OEM光谱成像相机。
    • 易于使用的接口,如GigE Vision或USB3。

    用于超光谱和多光谱成像的SWIR相机

     

    Goldeye SWIR量子效率

     

     

    Alvium SWIR量子效率

     

    Allied Vision提供一系列适用于超光谱和多光谱成像的SWIR相机供选,选型参数包括:分辨率范围从QVGA至SXGA(0.3-1.3 MP)、空间分辨率从30μm至5μm、感光度光谱波长范围从400nm至2.2μm。在支持的光谱范围内,所有相机都具有相对稳定的高量子效率(见左图)。

    Alvium SWIR和Goldeye SWIR相机均支持在空间和光谱两个维度实现灵活的多ROI选取功能,这对于推扫式HSI相机而言是一个巨大的优势。因此,结合相机的高标准帧率,可以加快处理速度并降低计算功率。

    为了构建紧凑的多光谱成像系统,Alvium SWIR相机提供裸板版本,提供去除盖板玻璃订购选项(RCG)可添加像素滤光片阵列,设计专用大批量OEM解决方案。

    而配备了热电式传感器冷却(TEC)功能的Goldeye SWIR相机,能够保持传感器温度稳定,从而降低因暗电流引起的噪声,并延长曝光时间。传感器冷却还可保持极低的噪声,实现更高的SNR。此外,这种情况下还可实现可复现的光谱成像结果。

    通过自动化的2点校正支持功能(可根据需要或如IMX99X等传感器自身要求禁用),所有相机均具备更高的线性度和图像均匀度

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    如果您是光谱成像系统制造商,需要定制带有特殊功能或构造的相机,我们经验丰富的技术专家将致力于实现您独特的光谱成像OEM解决方案。

     

    如果您是最终用户,需要一个光谱成像方案,请告诉我们您的具体应用需求,我们会为您介绍合适的解决方案伙伴,达成您的目标。

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    我们的工程师设计的数码相机提供了海量的分辨率、帧率、带宽、接口、光谱灵敏度、传感器技术和技术平台选项。

     

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