دوربین های مادون قرمز نزدیک: چیست؟ چگونه کار می کند؟

تصویربرداری NIR یک فناوری پیشرفته است که چشم اندازهای منحصر به فردی را در محدوده طول موج 650 نانومتر تا 950 نانومتر ارائه می دهد. برخلاف تصویربرداری نور مرئی، NIR کمتر تحت تأثیر تغییرات رنگ قرار می گیرد و امکان تجسم با دقت بالا از هر شی را فراهم می کند. این ویژگی متمایز تصویربرداری NIR را به یک فناوری پیشرو در زمینه های متعدد، از تشخیص پزشکی گرفته تا کنترل کیفیت صنعتی تبدیل می کند.

فناوری تصویربرداری NIR چیست؟

فناوری تصویربرداری NIR پیشرفت قابل توجهی در زمینه تصویربرداری نوری نشان می دهد. از طیف الکترومغناطیسی، به ویژه طول موج های فراتر از طیف نور مرئی، از 650 نانومتر تا 950 نانومتر استفاده می کند. قادر به نفوذ به اجسام پیچیده است و تصاویر دقیقی را در شرایط مختلف ارائه می دهد.

تصویربرداری NIR از اصول حرکت موج پیوسته استفاده می کند و منحنی حساسیت منحصر به فردی را ارائه می دهد که به وضوح اجسام دور را نشان می دهد. در مقایسه با روش های تصویربرداری سنتی، تصویربرداری NIR وابسته به رنگ نیست، به این معنی که می تواند تصاویری با کنتراست بالا ارائه دهد و تفسیر آنها را برای ناظران انسانی آسان تر کند.

یکی از مزایای اصلی تصویربرداری NIR توانایی آن در نفوذ به مواد خاصی مانند پلاستیک و بافت انسان است. علاوه بر این، سیستم های تصویربرداری NIR می توانند در شرایط کم نور، با حساسیت خوب و قابلیت های وضوح بالا به طور موثر کار کنند.

با این حال، تصویربرداری NIR نیز با چالش هایی مواجه است. به عنوان مثال، اجسام با طول موج بیش از 700 نانومتر تا 1000 نانومتر ممکن است قابل مشاهده نباشندماژول دوربین NIR. علاوه بر این، به دلیل کمبود نور محیط، تصویربرداری NIR ممکن است در سناریوهای شبانه به منابع نور اضافی نیاز داشته باشد.

تصویربرداری NIR چگونه به دست می آید؟

تحقق تصویربرداری NIR نشان دهنده پیشرفت در فناوری حسگر و درک طیف الکترومغناطیسی است. تصویربرداری NIR از طریق دوربین های تخصصی حساس به محدوده مادون قرمز نزدیک در نزدیکی طیف مرئی به دست می آید. طول موج هایی را درست فراتر از محدوده نور قرمز مرئی پوشش می دهد که تقریبا 700 نانومتر تا 950 نانومتر است.

دوربین های NIR، مانند آنهایی که برای دید در شب یا نظارت بر ترافیک استفاده می شوند، با حسگرهایی طراحی شده اند که به طیف مادون قرمز نزدیک حساس هستند. سنتیسنسورهای CCDبرای تصویربرداری NIR مورد استفاده قرار گرفتند، اما ظهور فناوری CMOS انقلابی در این زمینه ایجاد کرده است. سنسورهای CMOS حساسیت بیشتری را در محدوده مادون قرمز نزدیک، به ویژه بالای 850 نانومتر، نشان می دهند که آنها را مقرون به صرفه تر و مناسب تر برای طیف وسیع تری از کاربردها می کند.

برای دستیابی به تصویربرداری NIR، دوربین ها معمولا به یک لایه پایه ضخیم تر مجهز هستند که نسبت به طیف مادون قرمز نزدیک حساس تر از طیف مرئی است. این امکان ثبت تصاویر با کیفیت بالا را حتی در نور بسیار کم محیط فراهم می کند. این فرآیند شامل مراحل زیر است:

• ضبط نور:دوربین های NIR دارای لنزهایی هستند که نور مادون قرمز نزدیک را بر روی سنسور دوربین متمرکز می کنند.
• پاسخ سنسور:سنسور داخل دوربین نور گرفته شده را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند.
• پردازش تصویر:سپس سیگنال های الکتریکی پردازش می شوند تا یک تصویر دیجیتالی ایجاد شود که می تواند تجزیه و تحلیل یا نمایش داده شود.

علاوه بر این، کیفیت تصویربرداری NIR را می توان با استفاده از تکنیک ها و ترفندهای خاص به طور قابل توجهی افزایش داد. به عنوان مثال، تقویت کننده های تصویر می توانند توانایی دوربین را برای گرفتن تصاویر قابل استفاده در شرایط کم نور افزایش دهند. علاوه بر این، استفاده از فیلترها می تواند به مسدود کردن طول موج های ناخواسته کمک کند و اطمینان حاصل کند که دوربین فقط نور مادون قرمز نزدیک مربوط به برنامه فعلی را تشخیص می دهد.

تقاضای فزاینده برای تصویربرداری NIR

طبق تحقیقات اخیر بازار ، بازار تصویربرداری NIR در روند صعودی قرار دارد. اندازه بازار از تقریبا 285 میلیون دلار در سال 2019 دو برابر شده است و پیش بینی می شود تا سال 2030 به 485 میلیون دلار برسد. این رشد را می توان به پذیرش روزافزون فناوری NIR در مراقبت های بهداشتی، امنیت، کشاورزی و بازرسی صنعتی نسبت داد.

دوربین های NIR چگونه کار می کنند؟

دوربین های NIR برای تشخیص و پردازش نور در محدوده مادون قرمز نزدیک، معمولا بین 700 نانومتر تا 1000 نانومتر طراحی شده اند. این امر از طریق سنسورهای تخصصی که نسبت به نور مادون قرمز حساس تر از نور مرئی هستند، به دست می آید. بازده کوانتومی بالا (QE) این حسگرها تضمین می کند که اکثر فوتون های فرودی به الکترون تبدیل می شوند و سپس به تصاویر قابل استفاده تبدیل می شوند. بازده کوانتومی یک پارامتر کلیدی برای عملکرد دوربین NIR است. توانایی دوربین در تبدیل فوتون های فرودی به سیگنال های الکتریکی قابل تشخیص را اندازه گیری می کند. QE بالاتر به معنای کیفیت تصویر بهتر است، حتی در شرایط کم نور.

هنگامی که نور NIR توسط سنسور دوربین گرفته می شود، یک سری مراحل پردازش تصویر را طی می کند. این مراحل ممکن است شامل کاهش نویز، افزایش کنتراست و تصحیح رنگ باشد. الگوریتم های پیشرفته پردازش تصویر همچنین می توانند برای استخراج اطلاعات خاص یا افزایش دید ویژگی های خاص در تصویر استفاده شوند.

دوربین های NIR معمولا از فیلترهای رنگی برای بهبود کیفیت تصاویر گرفته شده استفاده می کنند. به عنوان مثال، از فیلترهای رنگی RGB می توان برای ساده سازی انتخاب پالت و بهبود دقت رنگ استفاده کرد. با این حال، در تصویربرداری NIR، این فیلترها را می توان با فیلترهای مادون قرمز تنظیم یا جایگزین کرد تا نور مادون قرمز نزدیک بیشتری به سنسور برسد و در نتیجه تصاویر واضح تری به دست آید.

کنترل نوردهی مناسب برای گرفتن تصاویر NIR با کیفیت بالا بسیار مهم است. نوردهی بیش از حد می تواند باعث شستشوی تصویر شود، در حالی که نوردهی کم می تواند منجر به تصاویر پر سر و صدا یا تاریک شود. دوربین های NIR معمولا دارای ویژگی های نوردهی خودکار هستند که زمان نوردهی و دیافراگم را برای دستیابی به بهترین تصویر در شرایط نوری مختلف تنظیم می کنند. علاوه بر این، حفظ نسبت تصویر صحیح، تضمین می کند که اعوجاج تصویر به حداقل می رسد، که برای تجزیه و تحلیل و تفسیر دقیق حیاتی است.

گرفتن تصاویر با فرمت RAW انعطاف پذیری بیشتری را در پس پردازش فراهم می کند زیرا داده های تصویر اصلی بیشتری را حفظ می کند. این امر به ویژه در تصویربرداری NIR مفید است، جایی که تجزیه و تحلیل اغلب به بالاترین کیفیت تصویر ممکن نیاز دارد. استفاده از فیلترهای IR با کیفیت بالا همچنین می تواند با مسدود کردن طول موج های نور ناخواسته، وضوح تصویر را افزایش دهد.

کاربردهای رایج برای دوربین های NIR

تحقیق و توسعه (R&D)

در بخش تحقیق و توسعه، دوربین های NIR برای تجزیه و تحلیل مواد با ویژگی های طیفی منحصر به فرد NIR بسیار ارزشمند هستند. آنها به دانشمندان و محققان در شناسایی و تعیین کمیت مواد خاص کمک می کنند، که برای توسعه دارو، تجزیه و تحلیل شیمیایی و علم مواد بسیار مهم است.

بیومتریک و کنترل دسترسی

فناوری NIR نقش مهمی در سیستم های بیومتریک به ویژه تشخیص عنبیه دارد. این فناوری می تواند تصاویر دقیق را در شرایط نوری مختلف ضبط کند و آن را به گزینه ای ایده آل برای برنامه های کنترل دسترسی ایمن تبدیل می کند.

کاربردهای صنعتی

در بخش صنعتی، دوربین های NIR برای کنترل کیفیت، بازرسی محصولات از نظر نقص یا اجسام خارجی و نظارت بر فرآیندهای تولید استفاده می شود. همچنین می توان از آنها در کشاورزی برای ارزیابی سلامت محصولات و پیش بینی عملکرد استفاده کرد.

Sinoseen: شریک شما برای تصویربرداری NIR

Sinoseen دارای بیش از 14 سال تجربه و تخصص در زمینه بینایی تعبیه شده است، با یک تیم حرفه ای که پشتیبانی اختصاصی دوربین NIR را برای بیش از 50+ مشتری ارائه کرده است. آیا باید به ادغام یکدوربین مناسب برای تصویربرداری NIR، در صورت تمایل با ما تماس بگیرید و ما حرفه ای ترین خدمات سفارشی یک مرحله ای را به شما ارائه خواهیم داد.