Nabij-infraroodcamera's: Wat is het? Hoe werkt het?

NIR-imaging is een baanbrekende technologie die unieke perspectieven biedt in het golflengtebereik van 650nm tot 950nm. In tegenstelling tot zichtbaar lichtimaging wordt NIR minder beïnvloed door kleurveranderingen, wat een hoog-nauwkeurige visualisatie van elk object mogelijk maakt. Deze onderscheidende eigenschap maakt NIR-imaging tot een voorste technologie in verschillende velden, van medische diagnostiek tot industriële kwaliteitscontrole.

Wat is NIR-imaging technologie?

NIR-imaging technologie markeert een belangrijke vooruitgang in het gebied van optisch imaging. Het maakt gebruik van het elektromagnetisch spectrum, specifiek golflengtes buiten het zichtbare lichtspectrum, reikend van 650nm tot 950nm. In staat om complexe objecten te doordringen, biedt het gedetailleerde afbeeldingen onder verschillende omstandigheden.

NIR-imaging maakt gebruik van de principes van continue golfbeweging, waardoor een unieke gevoeligheidscurve ontstaat die verre objecten duidelijk projecteert. In vergelijking met traditionele imagingmethoden is NIR-imaging niet kleurafhankelijk, wat betekent dat het hoge-contrast afbeeldingen kan leveren, waardoor ze gemakkelijker te interpreteren zijn voor menselijke waarnemers.

Eén van de belangrijkste voordelen van NIR-imaging is de mogelijkheid om door bepaalde materialen heen te kijken, zoals plastic en menselijk weefsel. Bovendien kunnen NIR-imaging systemen effectief werken onder lage-lichtomstandigheden, met goede gevoeligheid en hoge resolutiecapaciteiten.

NIR-imaging komt echter ook tegen enkele uitdagingen aan. Bijvoorbeeld, objecten met golflengtes boven 700nm tot 1000nm zijn mogelijk niet zichtbaar voor NIR camera module . Bovendien, door het gebrek aan omgevingslicht, kan NIR-imaging in nachtelijke scenario's extra lichtbronnen vereisen.

Hoe wordt NIR-imaging bereikt?

De realisatie van NIR-afbeelding toont de vooruitgang in sensortechnologie en het begrip van het elektromagnetisch spectrum. NIR-afbeelding wordt bereikt door gespecialiseerde camera's die gevoelig zijn voor het nabij-infraroodbereik dat dicht bij het zichtbare spectrum ligt. Het omvat golflengtes net buiten het bereik van zichtbaar rood licht, wat ongeveer 700nm is, tot 950nm.

NIR-camera's, zoals die worden gebruikt voor nachtzicht of verkeersbewaking, zijn ontworpen met sensoren die zeer gevoelig zijn voor het nabij-infraroodspectrum. Traditioneel werden CCD-sensoren gebruikt voor NIR-afbeelding, maar de opkomst van CMOS-technologie heeft het veld revolutioneerd. CMOS-sensoren tonen een grotere gevoeligheid in het nabij-infraroodbereik, vooral boven 850nm, waardoor ze kosteneffectiever en geschikter zijn voor een bredere reeks toepassingen.

Om NIR-afbeeldingen te verkrijgen, zijn camera's doorgaans uitgerust met een dikker basislagen, wat gevoeliger is voor het nabije infrarood spectrum dan voor het zichtbare spectrum. Dit maakt het mogelijk om hoge-kwaliteits afbeeldingen te vangen, zelfs in extreem lage omgevingslichtomstandigheden. Het proces omvat de volgende stappen:

• Lichtopname: NIR-camera's zijn uitgerust met lenzen die nabij-infraroodlicht bundelen op de sensor van de camera.
• Sensorreactie: De sensor binnen de camera converteert het opgevangen licht in elektrische signalen.
• Afbeeldingsverwerking: De elektrische signalen worden vervolgens verwerkt om een digitale afbeelding te creëren die kan worden geanalyseerd of weergegeven.

Daarnaast kan de kwaliteit van NIR-afbeeldingen aanzienlijk worden verbeterd door specifieke technieken en trucs toe te passen. Bijvoorbeeld, beeldversterkers kunnen de mogelijkheid van de camera om bruikbare afbeeldingen te vangen onder lage-lightsituaties verbeteren. Bovendien kan het gebruik van filters helpen om ongewenste golflengtes te blokkeren, zodat de camera alleen nabij-infraroodlicht detecteert dat relevant is voor de huidige toepassing.

Stijgende vraag naar NIR-afbeelding

Volgens recent onderzoek op de markt, is de markt voor NIR-afbeelding in opkomst. De marktgrootte is verdubbeld van ongeveer 285 miljoen dollar in 2019 en wordt tegen 2030 een waarde van 485 miljoen dollar moeten bereiken. Deze groei kan worden toegeschreven aan de toenemende aanneming van NIR-technologie in de gezondheidszorg, veiligheid, landbouw en industriële inspectie.

Hoe werken NIR-camera's?

NIR-camera's zijn ontworpen om licht in het nabije infraroodbereik te detecteren en te verwerken, meestal tussen 700nm en 1000nm. Dit wordt bereikt door gespecialiseerde sensoren die gevoeliger zijn voor infraroodlicht dan voor zichtbaar licht. De hoge kwantumefficiëntie (QE) van deze sensoren zorgt ervoor dat een groot deel van de inkomende fotonen wordt omgezet in elektronen, die vervolgens worden verwerkt tot bruikbare afbeeldingen. Kwantumefficiëntie is een belangrijke parameter voor de prestaties van een NIR-camera. Het meet de camera's vermogen om inkomende fotonen om te zetten in opspoorbare elektrische signalen. Een hogere QE betekent betere beeldkwaliteit, zelfs onder slechtverlichte omstandigheden.

Zodra het NIR-licht wordt opgevangen door de sensor van de camera, ondergaat het een reeks afbeeldingsverwerkingsstappen. Deze stappen kunnen inclusief ruisreductie, contrastverbetering en kleurcorrectie zijn. Geavanceerde afbeeldingsverwerkingsalgoritmes kunnen ook worden gebruikt om specifieke informatie te extraheren of de zichtbaarheid van bepaalde kenmerken in de afbeelding te verbeteren.

NIR-camera's gebruiken doorgaans kleurfilters om de kwaliteit van de opgenomen afbeeldingen te verbeteren. Bijvoorbeeld, RGB-kleurfilters kunnen worden gebruikt om de paletselectie te vereenvoudigen en de kleur nauwkeurigheid te verbeteren. Maar in NIR-afbeeldingen kunnen deze filters worden aangepast of vervangen door infrarood-doorlaatfilters om meer bijna-infrarood licht naar de sensor te laten komen, wat resulteert in heldere afbeeldingen.

Goede belichtingscontrole is cruciaal voor het vangen van hoge-kwaliteit NIR-afbeeldingen. Overbelichting kan leiden tot wasachtige afbeeldingen, terwijl ondertebelichting kan leiden tot ruisige of donkere afbeeldingen. NIR-camera's hebben meestal automatische belichtingsfuncties die de belichtingstijd en het diafragma aanpassen om de beste afbeelding te bereiken onder verschillende verlichtingsomstandigheden. Bovendien is het behouden van het juiste aspectverhouding essentieel om beeldvervorming te minimaliseren, wat van vitaal belang is voor een nauwkeurige analyse en interpretatie.

Afbeeldingen opnemen in RAW-formaat biedt meer flexibiliteit bij het naspulken omdat er meer van de originele afbeeldingsgegevens worden bewaard. Dit is vooral nuttig bij NIR-afbeeldingen, waarbij analyse vaak de hoogste mogelijke afbeeldingskwaliteit vereist. Het gebruik van hoge-kwaliteit IR-filter kan ook de scherpte van de afbeelding verbeteren door ongewenste lichtgolflengtes te blokkeren.

Gemeenschappelijke toepassingen voor NIR-camera's

Onderzoek en Ontwikkeling (R&D)

In de R&D-sector zijn NIR-camera's onmisbaar voor het analyseren van materialen met unieke NIR-spectrale kenmerken. Ze helpen wetenschappers en onderzoekers bij het identificeren en kwantificeren van specifieke stoffen, wat cruciaal is voor geneesmiddelenontwikkeling, chemische analyse en materiaalkunde.

Biometrie en Toegangscontrole

NIR-technologie speelt een belangrijke rol in biometrische systemen, met name bij irissenherkenning. De technologie kan gedetailleerde afbeeldingen vastleggen onder verschillende verlichtingsomstandigheden, waardoor het een ideale keuze is voor beveiligde toegangscontroletoepassingen.

Industriële Toepassingen

In de industrieële sector worden NIR-camera's gebruikt voor kwaliteitscontrole, inspectie van producten op gebreken of vreemde objecten, en het bewaken van productieprocessen. Ze kunnen ook in de landbouw worden ingezet om de gezondheid van gewassen te evalueren en oogsten te voorspellen.

Sinoseen: Uw partner voor NIR-afbeeldingen

Sinoseen heeft meer dan 14 jaar ervaring en expertise in het vakgebied van embedded vision, met een professioneel team dat al meer dan 50+ klanten gedegen ondersteuning heeft verleend bij NIR-camera's. Als u integratie van een geschikte camera voor NIR-afbeeldingen nodig hebt, aarzel niet om contact met ons op te nemen, en wij bieden u de meest professionele eenmalige maatwerkoplossing.