Nær-infrarød kamere: Hva er det? Hvordan fungerer det?

NIR-bildeavlesning er en fremgangende teknologi som tilbyr unike perspektiver i bølgelengdeområdet fra 650nm til 950nm. I motsetning til synlig lysbildeavlesning, er NIR mindre påvirket av fargeendringer, noe som gjør det mulig å visualisere objekter med høy nøyaktighet. Denne unike egenskapen gjør at NIR-bildeavlesning er en førende teknologi innen flere felt, fra medisinsk diagnostikk til industriell kvalitetskontroll.

Hva er NIR-bildeavlesningsteknologi?

NIR-bildeavlesningsteknologi representerer en betydelig framgang innen feltet for optisk bildeavlesning. Den bruker elektromagnetisk spekter, spesifikt bølgelengder utenfor synlig lys-spekter, som strekker seg fra 650nm til 950nm. Ved å kunne tråkke gjennom komplekse objekter gir den detaljerte bilder under ulike vilkår.

NIR-bildeavlesning bruker kontinuerlig bølgebevegelsesprinsipper, og tilbyr en unik følsomhetskurve som tydelig viser fjerne objekter. I forhold til tradisjonelle bildeavlesningsmetoder er NIR-bildeavlesning ikke fargeavhengig, noe som betyr at den kan gi høykontrastbilder, som gjør dem enklere for menneskelige observatører å tolke.

En av de hovedfordelene ved NIR-bildeavlesning er evnen til å tråkkomme gjennom visse materialer, som plast og menneskelig vev. I tillegg kan NIR-bildeavlesningssystemer fungere effektivt under lavlysforhold, med god følsomhet og høyoppløsningskapasitet.

Imidlertid møter også NIR-bildeavlesning noen utfordringer. For eksempel kan objekter med bølgelengder over 700nm til 1000nm ikke være synlige for NIR kameramodul . Dessuten, på grunn av mangel på omgiveligslys, kan NIR-bildeavlesning kreve ytterligere lyskilder i nattlige situasjoner.

Hvordan oppnås NIR-bildeavlesning?

Gjennomføringen av NIR-bildeavtak viser fremgangen innen sensor teknologi og forståelse av det elektromagnetiske spekteret. NIR-bildeavtak oppnås ved bruk av spesialkameraer som er følsomme for nær-infrarød spektrum nær det synlige spekteret. Det dekker bølgelengder akkurat utenfor rekkevidden til synlig rød lys, som er omtrent 700nm, opp til 950nm.

NIR-kameraer, som de som brukes for nattsyn eller trafikkovervåking, er designet med sensorer som er høygradig følsomme for nær-infrarødt spektrum. Tradisjonelt, CCD-sensorer ble brukt for NIR-bildeavtak, men oppkomsten av CMOS-teknologien har revolusjonert feltet. CMOS-sensorer viser større følsomhet i nær-infrarøde områder, spesielt over 850nm, hvilket gjør dem mer kostnadseffektive og egnet for et bredere spekter av anvendelser.

For å oppnå NIR-bildeavtagning, er kameraer vanligvis utstyrt med en tykkere baselag, som er mer følsom for det nær infrarøde spektrum enn det synlige spektrum. Dette gjør det mulig å fange høykvalitetsbilder selv i ekstremt lav lysforhold. Prossessen involverer følgende trinn:

• Lysfangst: NIR-kameraer er utstyrt med linser som fokuserer nær infrarød lys på kamerasensoren.
• Sensorrespons: Sensoren inne i kameraet konverterer det fanget lyset til elektriske signaler.
• Bildebehandling: Elektriske signaler behandles deretter for å lage et digitalt bilde som kan analyseres eller vises.

Desuten kan kvaliteten på NIR-bildeavtagning forbedres betydelig ved å bruke spesifikke teknikker og triks. For eksempel kan bildeintensifisere forsterke kamerets evne til å fange brukbare bilder under lavlysforhold. I tillegg kan bruken av filter hjelpe med å blokkere uønskede bølgelengder, slik at kameraet bare oppdager nær infrarødt lys som er relevant for den nåværende applikasjonen.

Voksende etterspørsel etter NIR-bildeavtak

Ifølge nylig markedsforskning er markedet for NIR-bildeavtak på opptak. Markedstilstanden har fordoblet seg fra omtrent 285 millioner dollar i 2019 og forventes å nå 485 millioner dollar i 2030. Dette veksten kan tilskrives økt bruk av NIR-teknologien innen helsevesen, sikkerhet, jordbruk og industriell inspeksjon.

Hvordan fungerer NIR-kameraer?

NIR-kameraer er designet for å oppdage og behandle lys i den nær-infrarøde rekken, typisk mellom 700nm og 1000nm. Dette oppnås ved bruk av spesialiserte sensorer som er mer følsomme for infrarødt lys enn synlig lys. Den høye kvantumeffektiviteten (QE) til disse sensorne sørger for at en stor del av de innkomne fotonene konverteres til elektroner, som deretter behandles til brukbare bilder. Kvantumeffektivitet er en nøkkelparameter for ytelsen til NIR-kameraer. Den måler kamerets evne til å konvertere innkommende fotoner til detekterbare elektriske signaler. En høyere QE betyr bedre bildekvalitet, selv under svakt lys.

Etter at nær-infrarødt lys er tatt opp av kamerets sensor, går det gjennom en serie bildebehandlingssteg. Disse stegene kan inkludere støyreduksjon, kontrastforsterking og fargekorrigering. Avanserte bildebehandlingsalgoritmer kan også brukes for å trekke ut spesifikk informasjon eller forbedre synligheten på visse trekk i bildet.

NIR-kameraer bruker vanligvis fargefilter for å forbedre kvaliteten på de tattes bildene. For eksempel kan RGB-fargefilter brukes for å forenkle palettvurderingen og forbedre fargeakkurattheten. Imidlertid, i NIR-bildefangst, kan disse filterne justeres eller erstattes med infrarød-passfilter for å la mer nærinfrarødt lys nå sensoren, noe som fører til klaretere bilder.

Riktig eksponeringskontroll er avgjørende for å ta høykvalitets NIR-bilder. Overeksponering kan føre til at bildet blir vasket ut, mens undereksponering kan føre til støyete eller mørke bilder. NIR-kameraer har vanligvis automatiske eksponeringsfunksjoner som justerer eksponerings tid og aperatur for å oppnå det beste bildet under varierte belysningsforhold. I tillegg er det viktig å opprettholde den riktige aspektforholdet for å minimere bildeforvrengning, noe som er avgjørende for nøyaktig analyse og tolkning.

Å fange bilder i RAW-format gir større fleksibilitet i etterbehandling, da det bevarer mer av den originale bilddataen. Dette er spesielt nyttig i NIR-bildefangst, hvor analyser ofte krever høyest mulige bildekvalitet. Bruk av høykvalitets IR-filter kan også forbedre bildeklarheten ved å blokkere uønskede lysbølgelengder.

Vanlige anvendelser for NIR-kameraer

Forskning og utvikling (F&U)

I sektoren for F&U er NIR-kameraer uvurderlige for å analysere materialer med unike NIR-spektrale egenskaper. De hjelper forskere og vitenskapsmenn med å identifisere og kvantifisere spesifikke stoffer, noe som er avgjørende for legemiddelutvikling, kjemisk analyse og materiaviter.

Biometri og tilgangskontroll

NIR-teknologien spiller en viktig rolle i biometriske systemer, særlig i øyebragdsgjenkjenning. Teknologien kan ta bilder med detaljer under ulike belysningsforhold, hvilket gjør det til en ideell valg for sikre tilgangskontrollapplikasjoner.

Industrielle Anvendelser

I den industrielle sektoren brukes NIR-kameraer til kvalitetskontroll, inspeksjon av produkter på feil eller fremmede objekter, og overvåking av produksjonsprosesser. De kan også brukes i jordbruket for å vurdere helsen på planter og forutsi avlinger.

Sinoseen: Din partner for NIR-bildefangst

Sinoseen har mer enn 14 år med erfaring og ekspertise innen innebygd visjon, med et profesjonelt team som har levert dedikert støtte for NIR-kamere til over 50+ kunder. Dersom du trenger integrering av et egnet kamera for NIR-bildefangst , ikke nøl med å kontakte oss, og vi vil tilby deg den mest profesjonelle enkeltstående tilpassede tjenesten.