Камеры ближнего инфракрасного диапазона: Что это? Как это работает?

Визуализация в NIR — это передовая технология, предлагающая уникальные перспективы в диапазоне длин волн от 650 нм до 950 нм. В отличие от визуализации в видимом свете, NIR меньше подвержена изменениям цвета, что позволяет проводить высокоточную визуализацию любого объекта. Эта отличительная особенность делает визуализацию в NIR передовой технологией во многих областях: от медицинской диагностики до контроля качества в промышленности.

Что такое технология визуализации в ближнем инфракрасном диапазоне?

Технология визуализации NIR знаменует собой значительный прогресс в области оптической визуализации. Она использует электромагнитный спектр, в частности длины волн за пределами видимого спектра света, в диапазоне от 650 нм до 950 нм. Способная проникать в сложные объекты, она обеспечивает получение подробных изображений в различных условиях.

Визуализация NIR использует принципы непрерывного движения волн, предлагая уникальную кривую чувствительности, которая четко проецирует удаленные объекты. По сравнению с традиционными методами визуализации, визуализация NIR не зависит от цвета, то есть она может обеспечивать высококонтрастные изображения, что упрощает их интерпретацию для наблюдателей-людей.

Одним из главных преимуществ визуализации в ближнем инфракрасном диапазоне является ее способность проникать сквозь определенные материалы, такие как пластик и человеческая ткань. Кроме того, системы визуализации в ближнем инфракрасном диапазоне могут эффективно работать в условиях слабого освещения, обладая хорошей чувствительностью и высоким разрешением.

Однако визуализация в ближнем инфракрасном диапазоне также сталкивается с некоторыми трудностями. Например, объекты с длиной волны более 700 нм до 1000 нм могут быть не видны Модуль ближней ИК-камеры Более того, из-за отсутствия окружающего света для получения изображений в ближнем ИК-диапазоне могут потребоваться дополнительные источники света в ночных сценариях.

Как достигается получение изображений в ближнем инфракрасном диапазоне?

Реализация визуализации NIR демонстрирует прогресс в технологии датчиков и понимании электромагнитного спектра. Визуализация NIR достигается с помощью специализированных камер, чувствительных к ближнему инфракрасному диапазону вблизи видимого спектра. Она охватывает длины волн сразу за пределами диапазона видимого красного света, который составляет приблизительно 700 нм, вплоть до 950 нм.

Камеры NIR, такие как те, которые используются для ночного видения или мониторинга дорожного движения, разработаны с датчиками, высокочувствительными к ближнему инфракрасному спектру. Традиционно, ПЗС-датчики использовались для визуализации в ближнем ИК-диапазоне, но появление технологии КМОП произвело революцию в этой области. Датчики КМОП демонстрируют большую чувствительность в ближнем ИК-диапазоне, особенно выше 850 нм, что делает их более экономичными и подходящими для более широкого спектра применений.

Для получения изображений в ближнем инфракрасном диапазоне камеры обычно оснащены более толстым базовым слоем, который более чувствителен к ближнему инфракрасному спектру, чем к видимому спектру. Это позволяет получать высококачественные изображения даже при крайне слабом окружающем освещении. Процесс включает следующие этапы:

• Захват света: Камеры NIR оснащены линзами, которые фокусируют ближний инфракрасный свет на датчик камеры.
• Реакция сенсора: Датчик внутри камеры преобразует улавливаемый свет в электрические сигналы.
• Обработка изображений: Затем электрические сигналы обрабатываются для создания цифрового изображения, которое можно анализировать или отображать.

Более того, качество изображений в ближнем инфракрасном диапазоне можно значительно улучшить, используя специальные методы и приемы. Например, усилители изображения могут повысить способность камеры захватывать пригодные для использования изображения в условиях слабого освещения. Кроме того, использование фильтров может помочь заблокировать нежелательные длины волн, гарантируя, что камера будет обнаруживать только ближний инфракрасный свет, соответствующий текущему приложению.

Растущий спрос на визуализацию в ближнем инфракрасном диапазоне

Согласно последним маркетинговым исследованиям, рынок визуализации NIR находится на подъеме. Размер рынка удвоился с приблизительно 285 миллионов долларов в 2019 году и, по прогнозам, достигнет 485 миллионов долларов к 2030 году. Этот рост можно объяснить растущим внедрением технологии NIR в здравоохранении, безопасности, сельском хозяйстве и промышленном контроле.

Как работают камеры ближнего инфракрасного диапазона?

Камеры NIR предназначены для обнаружения и обработки света в ближнем инфракрасном диапазоне, обычно между 700 нм и 1000 нм. Это достигается с помощью специализированных датчиков, которые более чувствительны к инфракрасному свету, чем к видимому свету. Высокая квантовая эффективность (QE) этих датчиков гарантирует, что большинство падающих фотонов преобразуются в электроны, которые затем обрабатываются в пригодные для использования изображения. Квантовая эффективность является ключевым параметром для производительности камеры NIR. Она измеряет способность камеры преобразовывать падающие фотоны в обнаруживаемые электрические сигналы. Более высокая QE означает лучшее качество изображения, даже в условиях низкой освещенности.

После того, как NIR-свет улавливается датчиком камеры, он проходит ряд этапов обработки изображения. Эти этапы могут включать шумоподавление, повышение контрастности и цветокоррекцию. Расширенные алгоритмы обработки изображений также могут использоваться для извлечения определенной информации или улучшения видимости определенных особенностей на изображении.

Камеры NIR обычно используют цветные фильтры для улучшения качества захваченных изображений. Например, цветные фильтры RGB можно использовать для упрощения выбора палитры и повышения точности цвета. Однако в визуализации NIR эти фильтры можно настроить или заменить инфракрасными фильтрами, чтобы больше ближнего инфракрасного света достигало сенсора, что приводит к более четким изображениям.

Правильный контроль экспозиции имеет решающее значение для получения высококачественных изображений NIR. Передержка может привести к размыванию изображения, а недодержка может привести к появлению шумных или темных изображений. Камеры NIR обычно имеют функции автоматической экспозиции, которые регулируют время экспозиции и диафрагму для получения наилучшего изображения в различных условиях освещения. Кроме того, поддержание правильного соотношения сторон обеспечивает минимизацию искажений изображения, что жизненно важно для точного анализа и интерпретации.

Захват изображений в формате RAW обеспечивает большую гибкость при постобработке, поскольку сохраняет больше исходных данных изображения. Это особенно полезно при съемке в ближнем ИК-диапазоне, где анализ часто требует максимально возможного качества изображения. Использование высококачественных ИК-фильтров также может повысить четкость изображения, блокируя нежелательные длины волн света.

Распространенные области применения камер NIR

Исследования и разработки (НИОКР)

В секторе НИОКР камеры NIR неоценимы для анализа материалов с уникальными спектральными характеристиками NIR. Они помогают ученым и исследователям идентифицировать и количественно определять конкретные вещества, что имеет решающее значение для разработки лекарств, химического анализа и материаловедения.

Биометрия и контроль доступа

Технология NIR играет важную роль в биометрических системах, особенно в распознавании радужной оболочки глаза. Технология может захватывать подробные изображения при различных условиях освещения, что делает ее идеальным выбором для приложений контроля безопасного доступа.

Промышленное применение

В промышленном секторе камеры NIR используются для контроля качества, проверки продукции на наличие дефектов или посторонних предметов, а также для мониторинга производственных процессов. Они также могут использоваться в сельском хозяйстве для оценки состояния сельскохозяйственных культур и прогнозирования урожайности.

Sinoseen: ваш партнер в области визуализации в ближнем инфракрасном диапазоне

Sinoseen может похвастаться более чем 14-летним опытом и знаниями в области встроенного зрения, с профессиональной командой, которая предоставила специализированную поддержку NIR-камер для более чем 50+ клиентов. Если вам требуется интеграция подходящая камера для получения изображений в ближнем инфракрасном диапазоне , смело обращайтесь к нам, и мы предложим вам самое профессиональное комплексное индивидуальное обслуживание.