specim高光譜成像技術(shù)對(duì)比三原色相機(jī)成像的優(yōu)勢(shì)

時(shí)間：2022-10-09作者：深圳維爾克斯光電有限公司瀏覽：93

機(jī)器視覺(jué)制造商廣泛使用紅綠藍(lán)(RGB)相機(jī)來(lái)識(shí)別物體，這些相機(jī)適用于根據(jù)物體的形狀和顏色來(lái)表征物體。然而，由于只有三個(gè)可見(jiàn)波段可用，它們的識(shí)別能力十分有限。

而高光譜技術(shù)可用于要求較高的應(yīng)用，通過(guò)在寬光譜帶通上記錄數(shù)百個(gè)波段來(lái)測(cè)量物體或場(chǎng)景。這些波段是連續(xù)的，不**于光譜的可見(jiàn)光部分。

每種材料都有其*特的成分，因此會(huì)對(duì)電磁波譜產(chǎn)生*特的反應(yīng)，高光譜成像(HSI)為用戶提供大量信息，允許根據(jù)其化學(xué)成分而非僅其尺寸、形狀和可見(jiàn)顏色來(lái)識(shí)別篩選材料，HSI相機(jī)提取這種單一的反應(yīng)，然后將其用作識(shí)別，就像使用指紋識(shí)別每個(gè)人一樣。

以芬蘭specim的高光譜相機(jī)產(chǎn)品為例：



圖1：杏仁（FX10；紅色）和殼（FX10；洋紅色）的VNIR光譜。杏仁（深藍(lán)色）和貝殼（青色）的RGB分量?？蓽y(cè)量的RGB相機(jī)波段由各自的垂直線表示。

上圖（圖1）說(shuō)明了高光譜相機(jī)相對(duì)于普通彩色相機(jī)有著較大的光譜探測(cè)范圍。高光譜相機(jī)Specim FX10可以測(cè)量完整的光譜特征，因此無(wú)論外殼或杏仁的顏色如何，它都可以準(zhǔn)確測(cè)量杏仁與其殼之間的差異。

在此示例中，與堅(jiān)果油相關(guān)的930nm光譜特征為準(zhǔn)確分類提供了精確特征來(lái)幫助其選擇。RGB相機(jī)**于三個(gè)色帶，完全缺少較相關(guān)的分類標(biāo)準(zhǔn)。

除了將靈敏度擴(kuò)展到近紅外（NIR）光譜區(qū)域外，FX10測(cè)量的數(shù)百個(gè)波段所產(chǎn)生的彩色圖像的描述比RGB相機(jī)的三個(gè)波段所代表的圖像要準(zhǔn)確得多（圖2）。**光譜相機(jī)追趕了可見(jiàn)光譜范圍，如Specim FX17，涵蓋了900-1700納米的近紅外。

這些相機(jī)所提供擴(kuò)展的光譜數(shù)據(jù)，適用于較強(qiáng)大的模型（取決于應(yīng)用要求）。如圖2所示，FX17相機(jī)是將杏仁和開心果從其外殼和外來(lái)污染物中分揀出來(lái)的較佳儀器，其性能**RGB條件下的模型。值得注意的是，有部分應(yīng)用可能需要在短波紅外（SWIR，1700-2500納米）、中波紅外（MWIR，2.7-5.3微米）和長(zhǎng)波紅外（LWIR，8-12微米）光譜區(qū)域具有靈敏度的高光譜相機(jī)。



圖2：基于RGB高光譜相機(jī)、FX10和FX17數(shù)據(jù)的照片和模型預(yù)測(cè)。開心果和堅(jiān)果是綠色的，貝殼是藍(lán)色的，木頭是黃色的。

 

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)通常結(jié)合多個(gè)傳感器，這些傳感器進(jìn)行缺口互補(bǔ)。下表**了高光譜技術(shù)相對(duì)于其他常用傳感器的優(yōu)勢(shì)。



表1：綠色=好，橙色=差，紅色=不相關(guān)





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