Камеры ближнего инфракрасного диапазона: что это такое? Как это работает?

Визуализация в ближнем ИК-диапазоне — 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 подвержен влиянию изменений цвета, что позволяет с высокой точностью визуализировать любой объект. Эта отличительная особенность делает БИК-визуализацию передовой технологией во многих областях, от медицинской диагностики до промышленного контроля качества.

Что такое технология визуализации в ближнем ИК-диапазоне?

Технология визуализации в ближнем ИК-диапазоне знаменует собой значительный шаг вперед в области оптической визуализации. Он использует электромагнитный спектр, в частности, длины волн за пределами видимого светового спектра, в диапазоне от 650 нм до 950 нм. Способный проникать сквозь сложные объекты, он обеспечивает детализированное изображение в различных условиях.

Визуализация в ближнем ИК-диапазоне использует принципы непрерывного волнового движения, предлагая уникальную кривую чувствительности, которая четко проецирует удаленные объекты. По сравнению с традиционными методами визуализации, БИК-визуализация не зависит от цвета, что означает, что она может обеспечить высококонтрастные изображения, что облегчает их интерпретацию для людей-наблюдателей.

Одним из основных преимуществ визуализации в ближнем ИК-диапазоне является ее способность проникать в определенные материалы, такие как пластик и человеческие ткани. Кроме того, системы визуализации NIR могут эффективно работать в условиях низкой освещенности, обладая хорошей чувствительностью и высоким разрешением.

Тем не менее, визуализация в ближнем ИК-диапазоне также сталкивается с некоторыми проблемами. Например, объекты с длиной волны от 700 нм до 1000 нм могут быть невидимы дляМодуль камеры NIR. Кроме того, из-за недостатка окружающего света для получения изображений в ближнем ИК-диапазоне могут потребоваться дополнительные источники света в ночных сценариях.

Как достигается визуализация в ближнем ИК-диапазоне?

Реализация визуализации в ближнем ИК-диапазоне демонстрирует прогресс в сенсорных технологиях и понимании электромагнитного спектра. Получение изображений в ближнем ИК-диапазоне достигается с помощью специализированных камер, чувствительных к ближнему инфракрасному диапазону вблизи видимого спектра. Он охватывает длины волн за пределами диапазона видимого красного света, который составляет примерно 700 нм, до 950 нм.

Камеры ближнего ИК-диапазона, такие как те, которые используются для ночного видения или мониторинга дорожного движения, оснащены датчиками, очень чувствительными к ближнему инфракрасному спектру. ТрадиционноПЗС-сенсорыиспользовались для получения изображений в ближнем ИК-диапазоне, но появление технологии КМОП произвело революцию в этой области. КМОП-сенсоры демонстрируют повышенную чувствительность в ближнем инфракрасном диапазоне, особенно выше 850 нм, что делает их более экономичными и пригодными для более широкого спектра применений.

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

• Захват света:Камеры NIR оснащены объективами, которые фокусируют ближний инфракрасный свет на сенсоре камеры.
• Отклик датчика:Датчик в камере преобразует захваченный свет в электрические сигналы.
• Обработка изображений:Затем электрические сигналы обрабатываются для создания цифрового изображения, которое может быть проанализировано или отображено.

Более того, качество визуализации в ближнем ИК-диапазоне может быть значительно улучшено с помощью специальных методов и приемов. Например, усилители изображения могут повысить способность камеры делать полезные изображения в условиях низкой освещенности. Кроме того, использование фильтров может помочь блокировать нежелательные длины волн, гарантируя, что камера обнаруживает только ближний инфракрасный свет, относящийся к текущему применению.

Растущий спрос на визуализацию в ближнем ИК-диапазоне

Согласно недавним исследованиям рынка, рынок визуализации в ближнем ИК-диапазоне находится в восходящем тренде. Объем рынка удвоился с примерно 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 NIR?

Камеры ближнего ИК-диапазона предназначены для обнаружения и обработки света в ближнем инфракрасном диапазоне, обычно от 700 до 1000 нм. Это достигается за счет 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. Он измеряет способность камеры преобразовывать падающие фотоны в обнаруживаемые электрические сигналы. Чем выше QE, тем лучше качество изображения даже в условиях низкой освещенности.

После того, как свет ближнего ИК-диапазона улавливается сенсором камеры, он проходит ряд этапов обработки изображения. Эти шаги могут включать в себя шумоподавление, повышение контрастности и цветокоррекцию. Усовершенствованные алгоритмы обработки изображений также могут использоваться для извлечения определенной информации или улучшения видимости определенных элементов изображения.

Камеры ближнего ИК-диапазона обычно используют цветные фильтры для улучшения качества получаемых изображений. Например, цветовые фильтры RGB можно использовать для упрощения выбора палитры и повышения точности цветопередачи. Однако при визуализации в ближнем ИК-диапазоне эти фильтры могут быть отрегулированы или заменены инфракрасными фильтрами, чтобы позволить большему количеству ближнего инфракрасного света достигать сенсора, что приводит к более четким изображениям.

Правильный контроль экспозиции имеет решающее значение для получения высококачественных изображений в ближнем ИК-диапазоне. Передержка может привести к размытию изображения, в то время как недодержка может привести к появлению зашумленных или темных изображений. Камеры NIR обычно имеют функции автоматической экспозиции, которые регулируют время экспозиции и диафрагму для достижения наилучшего изображения при различных условиях освещения. Кроме того, поддержание правильного соотношения сторон сводит к минимуму искажения изображения, что жизненно важно для точного анализа и интерпретации.

Съемка изображений в формате RAW обеспечивает большую гибкость при постобработке, так как при этом сохраняется больше исходных данных изображения. Это особенно полезно при визуализации в ближнем ИК-диапазоне, где для анализа часто требуется максимально возможное качество изображения. Использование высококачественных ИК-фильтров также может повысить четкость изображения, блокируя нежелательные длины волн света.

Распространенные области применения камер ближнего ИК-диапазона

Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР)

В научно-исследовательском секторе камеры ближнего ИК-диапазона имеют неоценимое значение для анализа материалов с уникальными спектральными характеристиками в ближнем инфракрасном диапазоне. Они помогают ученым и исследователям в идентификации и количественном определении конкретных веществ, что имеет решающее значение для разработки лекарств, химического анализа и материаловедения.

Биометрия и контроль доступа

Технология NIR играет значительную роль в биометрических системах, в частности в распознавании радужной оболочки глаза. Эта технология позволяет получать детализированные изображения при различных условиях освещения, что делает ее идеальным выбором для приложений безопасного контроля 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 быть использованы в сельском хозяйстве для оценки состояния посевов и прогнозирования урожайности.

Sinoseen: ваш партнер в области визуализации в ближнем ИК-диапазоне

Sinoseen может похвастаться более чем 14-летним опытом и знаниями в области встраиваемых систем машинного зрения, а также профессиональной командой, которая предоставила специализированную поддержку камер NIR для более чем 50+ клиентов. Если вам требуется интеграцияподходящая камера для съемки в ближнем ИК-диапазоне, не стесняйтесь обращаться к нам, и мы предложим вам самый профессиональный индивидуальный сервис.