كاميرات الأشعة تحت الحمراء القريبة: ما هي؟ كيف يعمل؟

تصوير NIR هو تقنية متطورة تقدم منظورات فريدة في نطاق الطول الموجي من 650 نانومتر إلى 950 نانومتر. على عكس التصوير بالضوء المرئي ، فإن NIR أقل تأثرا بتغيرات اللون ، مما يتيح تصورا عالي الدقة لأي كائن. هذه الميزة المميزة تجعل التصوير بالرنين المغناطيسي الرقمي تقنية رائدة في العديد من المجالات ، من التشخيص الطبي إلى مراقبة الجودة الصناعية.

ما هي تقنية التصوير NIR؟

تمثل تقنية التصوير NIR تقدما كبيرا في مجال التصوير البصري. يستخدم الطيف الكهرومغناطيسي ، وتحديدا الأطوال الموجية التي تتجاوز طيف الضوء المرئي ، والتي تتراوح من 650 نانومتر إلى 950 نانومتر. قادرة على اختراق الأشياء المعقدة ، فإنه يوفر صورا مفصلة في ظل ظروف مختلفة.

يستخدم التصوير بالرنين المغناطيسي مبادئ حركة الموجة المستمرة ، مما يوفر منحنى حساسية فريدا يعرض بوضوح الأجسام البعيدة. بالمقارنة مع طرق التصوير التقليدية ، لا يعتمد التصوير بالرنين المغناطيسي على اللون ، مما يعني أنه يمكن أن يوفر صورا عالية التباين ، مما يسهل على المراقبين البشريين تفسيرها.

تتمثل إحدى المزايا الرئيسية لتصوير NIR في قدرته على اختراق مواد معينة ، مثل البلاستيك والأنسجة البشرية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تعمل أنظمة التصوير NIR بفعالية في ظل ظروف الإضاءة المنخفضة ، مع حساسية جيدة وقدرات عالية الدقة.

ومع ذلك ، يواجه التصوير بالرنين المغناطيسي أيضا بعض التحديات. على سبيل المثال ، قد لا تكون الأجسام ذات الأطوال الموجية التي تتجاوز 700 نانومتر إلى 1000 نانومتر مرئية لوحدة كاميرا NIR. علاوة على ذلك ، نظرا لنقص الإضاءة المحيطة ، قد يتطلب تصوير NIR مصادر إضاءة إضافية في السيناريوهات الليلية.

كيف يتم تحقيق التصوير بالرنين المغناطيسي الوطني؟

يوضح تحقيق التصوير NIR التقدم في تكنولوجيا الاستشعار وفهم الطيف الكهرومغناطيسي. يتم تحقيق تصوير NIR من خلال كاميرات متخصصة حساسة لنطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة بالقرب من الطيف المرئي. يغطي الأطوال الموجية خارج نطاق الضوء الأحمر المرئي ، والذي يبلغ حوالي 700 نانومتر ، حتى 950 نانومتر.

تم تصميم كاميرات NIR ، مثل تلك المستخدمة للرؤية الليلية أو مراقبة حركة المرور ، بأجهزة استشعار حساسة للغاية للطيف القريب من الأشعة تحت الحمراء. تقليدياأجهزة استشعار CCDتم استخدامها لتصوير NIR ، لكن ظهور تقنية CMOS أحدث ثورة في هذا المجال. تظهر مستشعرات CMOS حساسية أكبر في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة ، خاصة فوق 850 نانومتر ، مما يجعلها أكثر فعالية من حيث التكلفة ومناسبة لمجموعة واسعة من التطبيقات.

لتحقيق تصوير NIR ، عادة ما تكون الكاميرات مجهزة بطبقة أساسية أكثر سمكا ، وهي أكثر حساسية للطيف القريب من الأشعة تحت الحمراء من الطيف المرئي. يتيح ذلك التقاط صور عالية الجودة حتى في الإضاءة المحيطة المنخفضة للغاية. تتضمن العملية الخطوات التالية:

• التقاط الضوء:تم تجهيز كاميرات NIR بعدسات تركز الضوء القريب من الأشعة تحت الحمراء على مستشعر الكاميرا.
• استجابة المستشعر:يقوم المستشعر الموجود داخل الكاميرا بتحويل الضوء الملتقط إلى إشارات كهربائية.
• معالجة الصور:ثم تتم معالجة الإشارات الكهربائية لإنشاء صورة رقمية يمكن تحليلها أو عرضها.

علاوة على ذلك ، يمكن تحسين جودة تصوير NIR بشكل كبير باستخدام تقنيات وحيل محددة. على سبيل المثال ، يمكن لمكثفات الصور تعزيز قدرة الكاميرا على التقاط صور قابلة للاستخدام في ظروف الإضاءة المنخفضة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يساعد استخدام المرشحات في حظر الأطوال الموجية غير المرغوب فيها ، مما يضمن أن الكاميرا تكتشف فقط ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة ذي الصلة بالتطبيق الحالي.

تزايد الطلب على التصوير بالرنين المغناطيسي الرقمي

وفقا لأبحاث السوق الحديثة ، فإن سوق التصوير NIR في اتجاه تصاعدي. تضاعف حجم السوق من حوالي 285 مليون دولار في عام 2019 ومن المتوقع أن يصل إلى 485 مليون دولار بحلول عام 2030. يمكن أن يعزى هذا النمو إلى الاعتماد المتزايد لتكنولوجيا NIR في الرعاية الصحية والأمن والزراعة والتفتيش الصناعي.

كيف تعمل كاميرات NIR؟

تم تصميم كاميرات NIR لاكتشاف ومعالجة الضوء ضمن نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة ، عادة بين 700 نانومتر و 1000 نانومتر. يتم تحقيق ذلك من خلال أجهزة استشعار متخصصة أكثر حساسية للضوء تحت الأحمر من الضوء المرئي. تضمن الكفاءة الكمية العالية (QE) لهذه المستشعرات تحويل غالبية الفوتونات الساقطة إلى إلكترونات ، والتي تتم معالجتها بعد ذلك إلى صور قابلة للاستخدام. الكفاءة الكمية هي معلمة رئيسية لأداء كاميرا NIR. يقيس قدرة الكاميرا على تحويل الفوتونات الساقطة إلى إشارات كهربائية يمكن اكتشافها. يعني التيسير الكمي الأعلى جودة صورة أفضل ، حتى في ظل ظروف الإضاءة المنخفضة.

بمجرد التقاط ضوء NIR بواسطة مستشعر الكاميرا ، فإنه يخضع لسلسلة من خطوات معالجة الصور. قد تتضمن هذه الخطوات تقليل التشويش وتحسين التباين وتصحيح الألوان. يمكن أيضا استخدام خوارزميات معالجة الصور المتقدمة لاستخراج معلومات محددة أو تحسين رؤية ميزات معينة في الصورة.

تستخدم كاميرات NIR عادة مرشحات الألوان لتحسين جودة الصور الملتقطة. على سبيل المثال ، يمكن استخدام مرشحات ألوان RGB لتبسيط اختيار اللوحة وتحسين دقة الألوان. ومع ذلك ، في التصوير NIR ، يمكن تعديل هذه المرشحات أو استبدالها بمرشحات تمرير الأشعة تحت الحمراء للسماح لمزيد من الضوء القريب من الأشعة تحت الحمراء بالوصول إلى المستشعر ، مما ينتج عنه صور أكثر وضوحا.

يعد التحكم السليم في التعرض أمرا بالغ الأهمية لالتقاط صور NIR عالية الجودة. يمكن أن يتسبب التعرض المفرط في غسل الصورة ، بينما يمكن أن يؤدي التعرض المنخفض إلى صور صاخبة أو داكنة. عادة ما تحتوي كاميرات NIR على ميزات التعرض التلقائي التي تضبط وقت التعرض وفتحة العدسة لتحقيق أفضل صورة في ظل ظروف الإضاءة المختلفة. بالإضافة إلى ذلك ، يضمن الحفاظ على نسبة العرض إلى الارتفاع الصحيحة تقليل تشويه الصورة ، وهو أمر حيوي للتحليل والتفسير الدقيق.

يوفر التقاط الصور بتنسيق RAW مرونة أكبر في مرحلة ما بعد المعالجة لأنه يحافظ على المزيد من بيانات الصورة الأصلية. هذا مفيد بشكل خاص في تصوير NIR ، حيث يتطلب التحليل غالبا أعلى جودة ممكنة للصورة. يمكن أن يؤدي استخدام مرشحات الأشعة تحت الحمراء عالية الجودة أيضا إلى تحسين وضوح الصورة عن طريق حظر الأطوال الموجية للضوء غير المرغوب فيها.

التطبيقات الشائعة لكاميرات NIR

البحث والتطوير (R&D)

في قطاع البحث والتطوير ، تعد كاميرات NIR لا تقدر بثمن لتحليل المواد ذات الخصائص الطيفية الفريدة ل NIR. إنهم يساعدون العلماء والباحثين في تحديد وقياس مواد معينة ، وهو أمر بالغ الأهمية لتطوير الأدوية والتحليل الكيميائي وعلوم المواد.

القياسات الحيوية والتحكم في الوصول

تلعب تقنية NIR دورا مهما في أنظمة القياسات الحيوية ، وخاصة التعرف على قزحية العين. يمكن لهذه التقنية التقاط صور مفصلة في ظل ظروف الإضاءة المختلفة ، مما يجعلها خيارا مثاليا لتطبيقات التحكم في الوصول الآمن.

التطبيقات الصناعية

في القطاع الصناعي ، تستخدم كاميرات NIR لمراقبة الجودة ، وفحص المنتجات بحثا عن العيوب أو الأجسام الغريبة ، ومراقبة عمليات التصنيع. كما يمكن استخدامها في الزراعة لتقييم صحة المحاصيل والتنبؤ بالغلة.

سينوسين: شريكك في تصوير NIR

تفتخر Sinoseen بأكثر من 14 عاما من الخبرة والخبرة في مجال الرؤية المضمنة ، مع فريق محترف قدم دعما مخصصا لكاميرا NIR لأكثر من 50+ عميلا. يجب أن تحتاج إلى تكاملكاميرا مناسبة لتصوير NIR، لا تتردد في الاتصال بنا ، وسوف نقدم لك الخدمة المخصصة الأكثر احترافا.