Kamery bliskiej podczerwieni: co to jest? Jak to działa?

Obrazowanie NIR to najnowocześniejsza technologia oferująca unikalne perspektywy w zakresie długości fal od 650 nm do 950 nm. W przeciwieństwie do obrazowania w świetle widzialnym, NIR jest mniej podatny na zmiany kolorów, co umożliwia bardzo precyzyjną wizualizację dowolnego obiektu. Ta charakterystyczna cecha sprawia, że obrazowanie NIR jest wiodącą technologią w wielu dziedzinach, od diagnostyki medycznej po przemysłową kontrolę jakości.

Co to jest technologia obrazowania NIR?

Technologia obrazowania NIR stanowi znaczący postęp w dziedzinie obrazowania optycznego. Wykorzystuje widmo elektromagnetyczne, a konkretnie długości fal poza widmem światła widzialnego, w zakresie od 650 nm do 950 nm. Zdolny do penetracji złożonych obiektów, zapewnia szczegółowe obrazy w różnych warunkach.

Obrazowanie NIR wykorzystuje zasady ciągłego ruchu falowego, oferując unikalną krzywą czułości, która wyraźnie rzutuje odległe obiekty. W porównaniu z tradycyjnymi metodami obrazowania, obrazowanie NIR nie jest zależne od koloru, co oznacza, że może dostarczać obrazy o wysokim kontraście, co ułatwia ich interpretację przez obserwatorów.

Jedną z głównych zalet obrazowania NIR jest jego zdolność do penetracji niektórych materiałów, takich jak tworzywa sztuczne i tkanki ludzkie. Ponadto systemy obrazowania NIR mogą działać skutecznie w warunkach słabego oświetlenia, z dobrą czułością i wysoką rozdzielczością.

Jednak obrazowanie NIR również stoi przed pewnymi wyzwaniami. Na przykład obiekty o długościach fal od 700 nm do 1000 nm mogą nie być widoczne dlaModuł kamery NIR. Ponadto, ze względu na brak światła otoczenia, obrazowanie NIR może wymagać dodatkowych źródeł światła w scenariuszach nocnych.

Jak uzyskuje się obrazowanie NIR?

Realizacja obrazowania NIR pokazuje postęp w technologii czujników i zrozumieniu widma elektromagnetycznego. Obrazowanie NIR uzyskuje się za pomocą specjalistycznych kamer czułych na zakres bliskiej podczerwieni w pobliżu widma widzialnego. Obejmuje długości fal tuż poza zakresem widzialnego światła czerwonego, które wynosi około 700 nm, do 950 nm.

Kamery NIR, takie jak te używane do noktowizora lub monitorowania ruchu, są zaprojektowane z czujnikami bardzo czułymi na widmo bliskiej podczerwieni. TradycyjnieCzujniki CCDbyły używane do obrazowania NIR, ale pojawienie się technologii CMOS zrewolucjonizowało tę dziedzinę. Czujniki CMOS wykazują większą czułość w zakresie bliskiej podczerwieni, zwłaszcza powyżej 850 nm, dzięki czemu są bardziej opłacalne i nadają się do szerszego zakresu zastosowań.

Aby uzyskać obrazowanie NIR, kamery są zwykle wyposażone w grubszą warstwę podstawową, która jest bardziej wrażliwa na widmo bliskiej podczerwieni niż widmo widzialne. Pozwala to na rejestrowanie wysokiej jakości obrazów nawet przy bardzo słabym oświetleniu otoczenia. Proces ten obejmuje następujące kroki:

• Przechwytywanie światła:Kamery NIR są wyposażone w obiektywy, które skupiają światło w bliskiej podczerwieni na matrycy kamery.
• Odpowiedź czujnika:Czujnik w kamerze przekształca przechwycone światło na sygnały elektryczne.
• Przetwarzanie obrazu:Sygnały elektryczne są następnie przetwarzane w celu stworzenia obrazu cyfrowego, który może być analizowany lub wyświetlany.

Co więcej, jakość obrazowania NIR można znacznie poprawić za pomocą określonych technik i sztuczek. Na przykład wzmacniacze obrazu mogą zwiększyć zdolność aparatu do rejestrowania użytecznych obrazów w warunkach słabego oświetlenia. Ponadto zastosowanie filtrów może pomóc w blokowaniu niepożądanych długości fal, zapewniając, że kamera wykrywa tylko światło bliskiej podczerwieni istotne dla bieżącego zastosowania.

Rosnące zapotrzebowanie na obrazowanie NIR

Według najnowszych badań rynkowych rynek obrazowania NIR znajduje się w trendzie wzrostowym. Wielkość rynku podwoiła się z około 285 milionów dolarów w 2019 roku i przewiduje się, że do 2030 roku osiągnie 485 milionów dolarów. Wzrost ten można przypisać rosnącemu zastosowaniu technologii NIR w opiece zdrowotnej, bezpieczeństwie, rolnictwie i inspekcji przemysłowej.

Jak działają kamery NIR?

Kamery NIR są przeznaczone do wykrywania i przetwarzania światła w zakresie bliskiej podczerwieni, zwykle od 700 nm do 1000 nm. Osiąga się to dzięki specjalistycznym czujnikom, które są bardziej wrażliwe na światło podczerwone niż światło widzialne. Wysoka wydajność kwantowa (QE) tych czujników zapewnia, że większość padających fotonów jest przekształcana w elektrony, które są następnie przetwarzane na użyteczne obrazy. Wydajność kwantowa jest kluczowym parametrem wpływającym na wydajność kamery NIR. Mierzy on zdolność kamery do przekształcania padających fotonów w wykrywalne sygnały elektryczne. Wyższe QE oznacza lepszą jakość obrazu, nawet w warunkach słabego oświetlenia.

Gdy światło NIR zostanie przechwycone przez matrycę aparatu, przechodzi ono szereg etapów przetwarzania obrazu. Te kroki mogą obejmować redukcję szumów, poprawę kontrastu i korekcję kolorów. Zaawansowane algorytmy przetwarzania obrazu mogą być również wykorzystywane do wyodrębniania określonych informacji lub zwiększania widoczności niektórych cech obrazu.

Kamery NIR zazwyczaj używają filtrów kolorowych w celu poprawy jakości rejestrowanych obrazów. Na przykład filtry kolorów RGB mogą być używane do uproszczenia wyboru palety i poprawy dokładności kolorów. Jednak w obrazowaniu NIR filtry te można dostosować lub zastąpić filtrami podczerwieni, aby umożliwić dotarcie większej ilości światła w bliskiej podczerwieni do czujnika, co skutkuje wyraźniejszymi obrazami.

Właściwa kontrola ekspozycji ma kluczowe znaczenie dla rejestrowania wysokiej jakości obrazów NIR. Prześwietlenie może spowodować rozmycie obrazu, a niedoświetlenie może prowadzić do zaszumionych lub ciemnych obrazów. Kamery NIR są zwykle wyposażone w funkcje automatycznej ekspozycji, które dostosowują czas naświetlania i przysłonę, aby uzyskać najlepszy obraz w różnych warunkach oświetleniowych. Ponadto zachowanie prawidłowych proporcji zapewnia zminimalizowanie zniekształceń obrazu, co ma kluczowe znaczenie dla dokładnej analizy i interpretacji.

Przechwytywanie obrazów w formacie RAW zapewnia większą elastyczność w przetwarzaniu końcowym, ponieważ zachowuje więcej oryginalnych danych obrazu. Jest to szczególnie przydatne w obrazowaniu NIR, gdzie analiza często wymaga najwyższej możliwej jakości obrazu. Korzystanie z wysokiej jakości filtrów podczerwieni może również zwiększyć klarowność obrazu, blokując niepożądane długości fal świetlnych.

Typowe zastosowania kamer NIR

Badania i rozwój (R&D)

W sektorze badawczo-rozwojowym kamery NIR są nieocenione do analizy materiałów o unikalnej charakterystyce spektralnej NIR. Pomagają naukowcom i badaczom w identyfikacji i ilościowym określaniu określonych substancji, co ma kluczowe znaczenie dla opracowywania leków, analizy chemicznej i materiałoznawstwa.

Biometria i kontrola dostępu

Technologia NIR odgrywa znaczącą rolę w systemach biometrycznych, w szczególności w rozpoznawaniu tęczówki. Technologia ta może rejestrować szczegółowe obrazy w różnych warunkach oświetleniowych, co czyni ją idealnym wyborem do zastosowań związanych z bezpieczną kontrolą dostępu.

Zastosowania przemysłowe

W sektorze przemysłowym kamery NIR są wykorzystywane do kontroli jakości, kontroli produktów pod kątem wad lub ciał obcych oraz monitorowania procesów produkcyjnych. Mogą być również wykorzystywane w rolnictwie do oceny zdrowotności upraw i przewidywania plonów.

Sinoseen: Twój partner w obrazowaniu NIR

Sinoseen może pochwalić się ponad 14-letnim doświadczeniem i wiedzą specjalistyczną w dziedzinie wbudowanego systemu wizyjnego, z profesjonalnym zespołem, który zapewnił dedykowaną obsługę kamer NIR dla ponad 50+ klientów. Jeśli potrzebujesz integracjiodpowiednia kamera do obrazowania NIR, skontaktuj się z nami, a my zaoferujemy Ci najbardziej profesjonalną, dostosowaną do Twoich potrzeb usługę.