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光源选择是实现成功的短波红外成像应用的关键
点击次数:822 发布时间:2018-11-22
   光源选择是实现成功的短波红外成像应用的关键
  【短波红外成像】大多数机器视觉和图像处理系统,已经广泛使用工作在可见光波段的相机用于质量控制、过程控制或是那些需要区分物体的应用中。传统的可见光成像使用宽带白光照明,其允许相机看到所有可见的颜色。为了更有效地观察某些颜色,还可以选择特定波长的照明光,例如红光、蓝光或绿光。
  对于这类可见光波段的应用,面向机器视觉和图像处理应用的照明系统,已经做了很多出色的工作,因此目前市场上存在很多各种形式和各种颜色的商用照明产品供用户选择。然而,随着开发人员转向非可见光波段的成像方法,照明随之成为了一个更具挑战性的命题。
  超越可见光波段的成像短波红外(SWIR)波段(在此定义为750~2600nm)就是一个非可见光波段。很多在可见光照明下看起来非常相似的材料,在SWIR光的照射下看起来会非常不同。
  在可见光波段,今天的硅芯片相机可以在大约400~1050nm的波长范围内成像,刚刚超出可见光波段进入近红外(NIR)波段,成像使用现成的照明光源,波长为850nm和950nm。然而,短波红外成像用反射光实现超出该波段的成像,则需要其他成像探测器材料的相机,如砷化铟镓(InGaAs)、碲镉汞或锑化铟(Indium Antimonide)相机。
  由于不同的原子结构在SWIR波段的反射特性有所不同,因此非制冷InGaAs相机提供了一种在400~1700nm波段成像的简单方法,可以轻松区分在可见光波段看起来相似的许多材料。
  波长是温度的函数成像可以通过反射来实现,这种情况下物体被外部光源照亮;或者如果物体足够热,也可以通过测量物体的发射光来实现成像。当物体被照亮时,物体将来自外部光源的光子反射给相机。外部光源的照射角度、光源的波长及其成分,将直接影响物体的反射特性。或者说,物体在所有波长光的照射下都会发光,但是其发光量取决于物体的温度。黑体被认为是一个理想的辐射体。
  在可见光波段,需要外部光源照射物体,才能使物体足够热以发射出可见光相机探测所需要的光子数量。在成像期间,外部光源发射的光子,或被物体反射,或被物体吸收。使用不同颜色的外部光源照射物体,物体显示为亮或暗,亮暗程度取决于物体对照明光的反射量。短波红外成像在灯泡中,灯丝被加热到约2800K的高温,并在可见光范围内发射许多光子,从而可以使人们看到房间内的物体。
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