Nær-infrarøde kameraer: Hva er det? Hvordan virker det?

NIR-avbildning er en banebrytende teknologi som tilbyr unike perspektiver i bølgelengdeområdet 650nm til 950nm. I motsetning til avbildning av synlig lys, påvirkes NIR mindre av fargeendringer, noe som muliggjør visualisering av ethvert objekt med høy presisjon. Denne særegne egenskapen gjør NIR-bildebehandling til en ledende teknologi på en rekke felt, fra medisinsk diagnostikk til industriell kvalitetskontroll.

Hva er NIR-bildeteknologi?

NIR-bildeteknologi markerer et betydelig fremskritt innen optisk bildebehandling. Den bruker det elektromagnetiske spekteret, spesielt bølgelengder utenfor det synlige lysspekteret, fra 650nm til 950nm. Den er i stand til å trenge gjennom komplekse objekter, og gir detaljerte bilder under forskjellige forhold.

NIR-bildebehandling bruker kontinuerlige bølgebevegelsesprinsipper, og tilbyr en unik følsomhetskurve som tydelig projiserer fjerne objekter. Sammenlignet med tradisjonelle bildebehandlingsmetoder er NIR-bildebehandling ikke fargeavhengig, noe som betyr at den kan gi bilder med høy kontrast, noe som gjør dem lettere for menneskelige observatører å tolke.

En av hovedfordelene med NIR-avbildning er dens evne til å trenge gjennom visse materialer, for eksempel plast og menneskelig vev. I tillegg kan NIR-bildesystemer fungere effektivt under dårlige lysforhold, med god følsomhet og høyoppløselige evner.

Imidlertid står NIR-avbildning også overfor noen utfordringer. For eksempel kan det hende at objekter med bølgelengder over 700 nm til 1000 nm ikke er synlige forNIR-kameramodul. Dessuten, på grunn av mangelen på omgivelseslys, kan NIR-avbildning kreve flere lyskilder i nattlige scenarier.

Hvordan oppnås NIR-avbildning?

Realiseringen av NIR-avbildning demonstrerer fremgangen innen sensorteknologi og forståelse av det elektromagnetiske spekteret. NIR-avbildning oppnås gjennom spesialiserte kameraer som er følsomme for det nær-infrarøde området nær det synlige spekteret. Den dekker bølgelengder like utenfor rekkevidden til synlig rødt lys, som er omtrent 700 nm, opp til 950 nm.

NIR-kameraer, for eksempel de som brukes til nattsyn eller trafikkovervåking, er designet med sensorer som er svært følsomme for det nær-infrarøde spekteret. TradisjoneltCCD-sensorerble brukt til NIR-avbildning, men fremveksten av CMOS-teknologi har revolusjonert feltet. CMOS-sensorer viser større følsomhet i det nær-infrarøde området, spesielt over 850 nm, noe som gjør dem mer kostnadseffektive og egnet for et bredere spekter av applikasjoner.

For å oppnå NIR-avbildning er kameraer vanligvis utstyrt med et tykkere underlag, som er mer følsomt for det nær-infrarøde spekteret enn det synlige spekteret. Dette gjør det mulig å ta bilder av høy kvalitet selv i ekstremt lite omgivelseslys. Prosessen innebærer følgende trinn:

• Lysfangst:NIR-kameraer er utstyrt med linser som fokuserer nær-infrarødt lys på kameraets sensor.
• Sensorens respons:Sensoren i kameraet konverterer det fangede lyset til elektriske signaler.
• Bildebehandling:De elektriske signalene blir deretter behandlet for å lage et digitalt bilde som kan analyseres eller vises.

Dessuten kan kvaliteten på NIR-avbildning forbedres betydelig ved hjelp av spesifikke teknikker og triks. For eksempel kan bildeforsterkere øke kameraets evne til å ta brukbare bilder under dårlige lysforhold. I tillegg kan bruk av filtre bidra til å blokkere uønskede bølgelengder, og sikre at kameraet kun oppdager nær-infrarødt lys som er relevant for gjeldende applikasjon.

Økende etterspørsel etter NIR-avbildning

I følge nyere markedsundersøkelser er NIR-bildemarkedet på en oppadgående trend. Markedsstørrelsen har doblet seg fra omtrent 285 millioner dollar i 2019 og anslås å nå 485 millioner dollar innen 2030. Denne veksten kan tilskrives den økende bruken av NIR-teknologi innen helsevesen, sikkerhet, landbruk og industriell inspeksjon.

Hvordan fungerer NIR-kameraer?

NIR-kameraer er designet for å oppdage og behandle lys innenfor det nær-infrarøde området, vanligvis mellom 700nm og 1000nm. Dette oppnås gjennom spesialiserte sensorer som er mer følsomme for infrarødt lys enn synlig lys. Den høye kvanteeffektiviteten (QE) til disse sensorene sikrer at et flertall av innfallende fotoner omdannes til elektroner, som deretter behandles til brukbare bilder. Kvanteeffektivitet er en nøkkelparameter for NIR-kameraytelse. Den måler kameraets evne til å konvertere innfallende fotoner til detekterbare elektriske signaler. En høyere QE betyr bedre bildekvalitet, selv under dårlige lysforhold.

Når NIR-lyset fanges opp av kameraets sensor, gjennomgår det en rekke bildebehandlingstrinn. Disse trinnene kan omfatte støyreduksjon, kontrastforbedring og fargekorrigering. Avanserte bildebehandlingsalgoritmer kan også brukes til å trekke ut spesifikk informasjon eller forbedre synligheten til visse funksjoner i bildet.

NIR-kameraer bruker vanligvis fargefiltre for å forbedre kvaliteten på bildene som er tatt. For eksempel kan RGB-fargefiltre brukes til å forenkle palettvalg og forbedre fargenøyaktigheten. I NIR-avbildning kan imidlertid disse filtrene justeres eller erstattes med infrarødpassfiltre for å la mer nær-infrarødt lys nå sensoren, noe som resulterer i klarere bilder.

Riktig eksponeringskontroll er avgjørende for å ta NIR-bilder av høy kvalitet. Overeksponering kan føre til at bildet vaskes ut, mens undereksponering kan føre til støyende eller mørke bilder. NIR-kameraer har vanligvis automatiske eksponeringsfunksjoner som justerer eksponeringstid og blenderåpning for å oppnå det beste bildet under varierende lysforhold. I tillegg sikrer opprettholdelse av riktig sideforhold at bildeforvrengning minimeres, noe som er avgjørende for nøyaktig analyse og tolkning.

Å ta bilder i RAW-format gir større fleksibilitet i etterbehandlingen ettersom det bevarer mer av de originale bildedataene. Dette er spesielt nyttig i NIR-bildebehandling, der analyse ofte krever høyest mulig bildekvalitet. Bruk av IR-filtre av høy kvalitet kan også forbedre bildeklarheten ved å blokkere uønskede lysbølgelengder.

Vanlige bruksområder for NIR-kameraer

Forskning og utvikling (FoU)

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

Biometri og adgangskontroll

NIR-teknologi spiller en betydelig rolle i biometriske systemer, spesielt irisgjenkjenning. Teknologien kan ta detaljerte bilder under ulike lysforhold, noe som gjør den til et ideelt valg for sikre tilgangskontrollapplikasjoner.

Industrielle applikasjoner

I industrisektoren brukes NIR-kameraer til kvalitetskontroll, inspeksjon av produkter for defekter eller fremmedlegemer, og overvåking av produksjonsprosesser. De kan også brukes i landbruket for å vurdere helsen til avlinger og forutsi avlinger.

Sinoseen: Din partner for NIR-avbildning

Sinoseen kan skryte av over 14 års erfaring og ekspertise innen innebygd syn, med et profesjonelt team som har gitt dedikert NIR-kamerastøtte til mer enn 50+ kunder. Skulle du trenge integrering av enegnet kamera for NIR-avbildning, ta gjerne kontakt med oss, så tilbyr vi deg den mest profesjonelle one-stop tilpassede tjenesten.