Nära-infraröda kameror: Vad är det? Hur fungerar det?

NIR-avbildning är en banbrytande teknik som erbjuder unika perspektiv i våglängdsområdet 650 nm till 950 nm. Till skillnad från avbildning med synligt ljus påverkas NIR mindre av färgförändringar, vilket möjliggör visualisering med hög precision av alla objekt. Denna särskiljande egenskap gör NIR-avbildning till en spjutspetsteknik inom många områden, från medicinsk diagnostik till industriell kvalitetskontroll.

Vad är NIR-bildteknik?

NIR-avbildningsteknik markerar ett betydande framsteg inom området optisk avbildning. Den använder det elektromagnetiska spektrumet, särskilt våglängder bortom det synliga ljusspektrumet, från 650 nm till 950 nm. Den kan tränga in i komplexa föremål och ger detaljerade bilder under olika förhållanden.

NIR-avbildning använder principer för kontinuerlig vågrörelse, vilket ger en unik känslighetskurva som tydligt projicerar avlägsna objekt. Jämfört med traditionella avbildningsmetoder är NIR-avbildning inte färgberoende, vilket innebär att den kan ge bilder med hög kontrast, vilket gör dem lättare för mänskliga observatörer att tolka.

En av de största fördelarna med NIR-avbildning är dess förmåga att tränga igenom vissa material, såsom plast och mänsklig vävnad. Dessutom kan NIR-avbildningssystem fungera effektivt under svagt ljus, med god känslighet och högupplösta funktioner.

NIR-avbildning står dock också inför vissa utmaningar. Till exempel kanske föremål med våglängder över 700nm till 1000nm inte är synliga förNIR kameramodul. Dessutom, på grund av bristen på omgivande ljus, kan NIR-avbildning kräva ytterligare ljuskällor i nattliga scenarier.

Hur uppnås NIR-avbildning?

Förverkligandet av NIR-avbildning visar framstegen inom sensorteknik och förståelse för det elektromagnetiska spektrumet. NIR-avbildning uppnås genom specialiserade kameror som är känsliga för det nära infraröda området nära det synliga spektrumet. Den täcker våglängder strax utanför området för synligt rött ljus, vilket är ungefär 700 nm, upp till 950 nm.

NIR-kameror, som de som används för mörkerseende eller trafikövervakning, är utformade med sensorer som är mycket känsliga för det nära infraröda spektrumet. TraditionelltCCD-sensoreranvändes för NIR-avbildning, men framväxten av CMOS-teknik har revolutionerat området. CMOS-sensorer uppvisar större känslighet i det nära infraröda området, särskilt över 850 nm, vilket gör dem mer kostnadseffektiva och lämpliga för ett bredare spektrum av applikationer.

För att uppnå NIR-avbildning är kameror vanligtvis utrustade med ett tjockare baslager, som är känsligare för det nära infraröda spektrumet än det synliga spektrumet. Detta gör det möjligt att ta bilder av hög kvalitet även i extremt svagt omgivande ljus. Processen omfattar följande steg:

• Fånga ljus:NIR-kameror är utrustade med linser som fokuserar nära-infrarött ljus på kamerans sensor.
• Sensorns svar:Sensorn i kameran omvandlar det fångade ljuset till elektriska signaler.
• Bildbehandling:De elektriska signalerna bearbetas sedan för att skapa en digital bild som kan analyseras eller visas.

Dessutom kan kvaliteten på NIR-avbildning förbättras avsevärt med hjälp av specifika tekniker och knep. Till exempel kan bildförstärkare öka kamerans förmåga att ta användbara bilder under svagt ljus. Dessutom kan användningen av filter hjälpa till att blockera oönskade våglängder, vilket säkerställer att kameran endast upptäcker nära-infrarött ljus som är relevant för den aktuella applikationen.

Växande efterfrågan på NIR-avbildning

Enligt de senaste marknadsundersökningarna är marknaden för NIR-avbildning på en uppåtgående trend. Marknadsstorleken har fördubblats från cirka 285 miljoner dollar 2019 och beräknas nå 485 miljoner dollar år 2030. Denna tillväxt kan tillskrivas den ökande användningen av NIR-teknik inom hälso- och sjukvård, säkerhet, jordbruk och industriell inspektion.

Hur fungerar NIR-kameror?

NIR-kameror är utformade för att detektera och bearbeta ljus inom det nära infraröda området, vanligtvis mellan 700 nm och 1000 nm. Detta uppnås genom specialiserade sensorer som är mer känsliga för infrarött ljus än synligt ljus. Den höga kvanteffektiviteten (QE) hos dessa sensorer säkerställer att en majoritet av de infallande fotonerna omvandlas till elektroner, som sedan bearbetas till användbara bilder. Kvanteffektivitet är en viktig parameter för NIR-kamerans prestanda. Den mäter kamerans förmåga att omvandla infallande fotoner till detekterbara elektriska signaler. En högre QE innebär bättre bildkvalitet, även under svagt ljus.

När NIR-ljus fångas upp av kamerans sensor genomgår det en rad bildbehandlingssteg. Dessa steg kan inkludera brusreducering, kontrastförbättring och färgkorrigering. Avancerade bildbehandlingsalgoritmer kan också användas för att extrahera specifik information eller förbättra synligheten för vissa funktioner i bilden.

NIR-kameror använder vanligtvis färgfilter för att förbättra kvaliteten på de tagna bilderna. RGB-färgfilter kan till exempel användas för att förenkla valet av palett och förbättra färgnoggrannheten. Vid NIR-avbildning kan dock dessa filter justeras eller ersättas med infrarödpassfilter för att tillåta mer nära infrarött ljus att nå sensorn, vilket resulterar i tydligare bilder.

Korrekt exponeringskontroll är avgörande för att ta NIR-bilder av hög kvalitet. Överexponering kan orsaka att bilden tvättas ut, medan underexponering kan leda till brusiga eller mörka bilder. NIR-kameror har vanligtvis automatiska exponeringsfunktioner som justerar exponeringstid och bländare för att uppnå bästa bild under varierande ljusförhållanden. Att upprätthålla rätt bildförhållande säkerställer dessutom att bildförvrängning minimeras, vilket är avgörande för korrekt analys och tolkning.

Att ta bilder i RAW-format ger större flexibilitet i efterbehandlingen eftersom det bevarar mer av den ursprungliga bilddatan. Detta är särskilt användbart vid NIR-avbildning, där analys ofta kräver högsta möjliga bildkvalitet. Användning av högkvalitativa IR-filter kan också förbättra bildens klarhet genom att blockera oönskade ljusvåglängder.

Vanliga användningsområden för NIR-kameror

Forskning och utveckling (FoU)

Inom FoU-sektorn är NIR-kameror ovärderliga för att analysera material med unika NIR-spektrala egenskaper. De hjälper vetenskapsmän och forskare att identifiera och kvantifiera specifika ämnen, vilket är avgörande för läkemedelsutveckling, kemisk analys och materialvetenskap.

Biometri och åtkomstkontroll

NIR-teknik spelar en viktig roll i biometriska system, särskilt irisigenkänning. Tekniken kan ta detaljerade bilder under olika ljusförhållanden, vilket gör den till ett idealiskt val för säkra åtkomstkontrollapplikationer.

Industriella tillämpningar

Inom industrisektorn används NIR-kameror för kvalitetskontroll, inspektion av produkter för defekter eller främmande föremål och övervakning av tillverkningsprocesser. De kan också användas inom jordbruket för att bedöma grödornas hälsa och förutsäga avkastningen.

Sinoseen: Din partner för NIR Imaging

Sinoseen har över 14 års erfarenhet och expertis inom området inbäddad syn, med ett professionellt team som har tillhandahållit dedikerat NIR-kamerastöd för mer än 50+ kunder. Om du behöver integrering av enlämplig kamera för NIR-avbildning, tveka inte att kontakta oss, så kommer vi att erbjuda dig den mest professionella anpassade servicen.