กล้องอินฟราเรดใกล้: มันคืออะไร? มันทํางานอย่างไร?

การถ่ายภาพ NIR เป็นเทคโนโลยีล้ําสมัยที่นําเสนอมุมมองที่ไม่เหมือนใครในช่วงความยาวคลื่น 650nm ถึง 950nm ซึ่งแตกต่างจากการถ่ายภาพด้วยแสงที่มองเห็นได้ NIR ได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสีน้อยกว่า ทําให้สามารถมองเห็นวัตถุใดๆ ได้อย่างแม่นยํา คุณสมบัติที่โดดเด่นนี้ทําให้การถ่ายภาพ NIR เป็นเทคโนโลยีระดับแนวหน้าในหลายสาขา ตั้งแต่การวินิจฉัยทางการแพทย์ไปจนถึงการควบคุมคุณภาพทางอุตสาหกรรม

เทคโนโลยีการถ่ายภาพ NIR คืออะไร?

เทคโนโลยีการถ่ายภาพ NIR ถือเป็นความก้าวหน้าที่สําคัญในด้านการถ่ายภาพด้วยแสง ใช้สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า โดยเฉพาะความยาวคลื่นที่เกินสเปกตรัมแสงที่มองเห็นได้ตั้งแต่ 650nm ถึง 950nm สามารถเจาะวัตถุที่ซับซ้อนได้ให้ภาพที่มีรายละเอียดภายใต้สภาวะต่างๆ

การถ่ายภาพ NIR ใช้หลักการเคลื่อนที่ของคลื่นต่อเนื่อง โดยนําเสนอเส้นโค้งความไวที่เป็นเอกลักษณ์ซึ่งฉายวัตถุที่อยู่ห่างไกลอย่างชัดเจน เมื่อเทียบกับวิธีการถ่ายภาพแบบดั้งเดิม การถ่ายภาพ NIR ไม่ขึ้นอยู่กับสี ซึ่งหมายความว่าสามารถให้ภาพที่มีคอนทราสต์สูง ทําให้ผู้สังเกตการณ์ที่เป็นมนุษย์ตีความได้ง่ายขึ้น

ข้อได้เปรียบหลักประการหนึ่งของการถ่ายภาพ NIR คือความสามารถในการเจาะวัสดุบางชนิด เช่น พลาสติกและเนื้อเยื่อของมนุษย์ นอกจากนี้ ระบบภาพ NIR ยังสามารถทํางานได้อย่างมีประสิทธิภาพภายใต้สภาวะแสงน้อย ด้วยความไวที่ดีและความสามารถความละเอียดสูง

อย่างไรก็ตาม การถ่ายภาพ NIR ก็เผชิญกับความท้าทายบางประการเช่นกัน ตัวอย่างเช่น วัตถุที่มีความยาวคลื่นเกิน 700nm ถึง 1000nm อาจมองไม่เห็นโมดูลกล้อง NIR. ยิ่งไปกว่านั้นเนื่องจากไม่มีแสงโดยรอบการถ่ายภาพ NIR อาจต้องใช้แหล่งกําเนิดแสงเพิ่มเติมในสถานการณ์กลางคืน

การถ่ายภาพ NIR ทําได้อย่างไร?

การรับรู้ของการถ่ายภาพ NIR แสดงให้เห็นถึงความก้าวหน้าในเทคโนโลยีเซ็นเซอร์และความเข้าใจเกี่ยวกับสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า การถ่ายภาพ NIR ทําได้ผ่านกล้องพิเศษที่ไวต่อช่วงอินฟราเรดใกล้ใกล้สเปกตรัมที่มองเห็นได้ ครอบคลุมความยาวคลื่นที่อยู่นอกช่วงของแสงสีแดงที่มองเห็นได้ ซึ่งอยู่ที่ประมาณ 700 นาโนเมตร สูงสุด 950 นาโนเมตร

กล้อง NIR เช่นกล้องที่ใช้สําหรับการมองเห็นตอนกลางคืนหรือการตรวจสอบการจราจรได้รับการออกแบบให้มีเซ็นเซอร์ที่มีความไวสูงต่อสเปกตรัมอินฟราเรดใกล้ ประเพณีเซ็นเซอร์ CCDถูกใช้สําหรับการถ่ายภาพ NIR แต่การเกิดขึ้นของเทคโนโลยี CMOS ได้ปฏิวัติวงการนี้ เซ็นเซอร์ CMOS มีความไวที่มากขึ้นในช่วงอินฟราเรดใกล้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่สูงกว่า 850nm ทําให้คุ้มค่ากว่าและเหมาะสําหรับการใช้งานที่หลากหลาย

เพื่อให้ได้ภาพ NIR โดยทั่วไปแล้วกล้องจะติดตั้งชั้นฐานที่หนากว่า ซึ่งไวต่อสเปกตรัมอินฟราเรดใกล้มากกว่าสเปกตรัมที่มองเห็นได้ สิ่งนี้ช่วยให้สามารถจับภาพคุณภาพสูงได้แม้ในที่แสงแวดมที่ต่ํามาก กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับขั้นตอนต่อไปนี้:

• จับแสง:กล้อง NIR ติดตั้งเลนส์ที่โฟกัสแสงอินฟราเรดใกล้ลงบนเซ็นเซอร์ของกล้อง
• การตอบสนองของเซ็นเซอร์:เซ็นเซอร์ภายในกล้องจะแปลงแสงที่จับได้เป็นสัญญาณไฟฟ้า
• การประมวลผลภาพ:จากนั้นสัญญาณไฟฟ้าจะถูกประมวลผลเพื่อสร้างภาพดิจิทัลที่สามารถวิเคราะห์หรือแสดงได้

ยิ่งไปกว่านั้นคุณภาพของการถ่ายภาพ NIR สามารถปรับปรุงได้อย่างมีนัยสําคัญโดยใช้เทคนิคและเทคนิคเฉพาะ ตัวอย่างเช่น ตัวเพิ่มความเข้มข้นของภาพสามารถเพิ่มความสามารถของกล้องในการจับภาพที่ใช้งานได้ภายใต้สภาวะแสงน้อย นอกจากนี้ การใช้ฟิลเตอร์ยังสามารถช่วยปิดกั้นความยาวคลื่นที่ไม่ต้องการ เพื่อให้มั่นใจว่ากล้องจะตรวจจับเฉพาะแสงอินฟราเรดใกล้ที่เกี่ยวข้องกับการใช้งานปัจจุบันเท่านั้น

ความต้องการที่เพิ่มขึ้นสําหรับการถ่ายภาพ NIR

จากการวิจัยตลาดเมื่อเร็ว ๆ นี้ตลาดการถ่ายภาพ NIR มีแนวโน้มขาขึ้น ขนาดตลาดเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าจากประมาณ 285 ล้านดอลลาร์ในปี 2019 และคาดว่าจะสูงถึง 485 ล้านดอลลาร์ภายในปี 2030 การเติบโตนี้เกิดจากการนําเทคโนโลยี NIR มาใช้มากขึ้นในการดูแลสุขภาพ ความปลอดภัย การเกษตร และการตรวจสอบอุตสาหกรรม

กล้อง NIR ทํางานอย่างไร

กล้อง NIR ได้รับการออกแบบมาเพื่อตรวจจับและประมวลผลแสงภายในช่วงอินฟราเรดใกล้ ซึ่งโดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 700nm ถึง 1000nm สิ่งนี้ทําได้ผ่านเซ็นเซอร์พิเศษที่ไวต่อแสงอินฟราเรดมากกว่าแสงที่มองเห็นได้ ประสิทธิภาพควอนตัมสูง (QE) ของเซ็นเซอร์เหล่านี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าโฟตอนตกกระทบส่วนใหญ่จะถูกแปลงเป็นอิเล็กตรอน ซึ่งจะถูกประมวลผลเป็นภาพที่ใช้งานได้ ประสิทธิภาพควอนตัมเป็นตัวแปรสําคัญสําหรับประสิทธิภาพของกล้อง NIR วัดความสามารถของกล้องในการแปลงโฟตอนตกกระทบเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่ตรวจจับได้ QE ที่สูงขึ้นหมายถึงคุณภาพของภาพที่ดีขึ้นแม้ในสภาพแสงน้อย

เมื่อเซ็นเซอร์ของกล้องจับแสง NIR แล้ว จะผ่านขั้นตอนการประมวลผลภาพหลายขั้นตอน ขั้นตอนเหล่านี้อาจรวมถึงการลดสัญญาณรบกวน การเพิ่มคอนทราสต์ และการแก้ไขสี อัลกอริธึมการประมวลผลภาพขั้นสูงยังสามารถใช้เพื่อดึงข้อมูลเฉพาะหรือเพิ่มการมองเห็นคุณลักษณะบางอย่างในภาพ

โดยทั่วไปแล้วกล้อง NIR จะใช้ฟิลเตอร์สีเพื่อปรับปรุงคุณภาพของภาพที่ถ่าย ตัวอย่างเช่น สามารถใช้ฟิลเตอร์สี RGB เพื่อลดความซับซ้อนในการเลือกจานสีและปรับปรุงความแม่นยําของสี อย่างไรก็ตาม ในการถ่ายภาพ NIR ฟิลเตอร์เหล่านี้สามารถปรับหรือแทนที่ด้วยฟิลเตอร์อินฟราเรดพาสเพื่อให้แสงอินฟราเรดใกล้ไปถึงเซ็นเซอร์ได้มากขึ้น

การควบคุมการเปิดรับแสงที่เหมาะสมเป็นสิ่งสําคัญสําหรับการถ่ายภาพ NIR คุณภาพสูง การเปิดรับแสงมากเกินไปอาจทําให้ภาพชะล้าง ในขณะที่การเปิดรับแสงน้อยเกินไปอาจทําให้ภาพมีเสียงดังหรือมืดได้ กล้อง NIR มักจะมีคุณสมบัติการเปิดรับแสงอัตโนมัติที่ปรับเวลาเปิดรับแสงและรูรับแสงเพื่อให้ได้ภาพที่ดีที่สุดภายใต้สภาพแสงที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ การรักษาอัตราส่วนภาพที่ถูกต้องช่วยให้มั่นใจได้ว่าภาพบิดเบือนจะลดลง ซึ่งมีความสําคัญต่อการวิเคราะห์และการตีความที่แม่นยํา

การถ่ายภาพในรูปแบบ RAW ให้ความยืดหยุ่นมากขึ้นในการประมวลผลภายหลัง เนื่องจากจะเก็บรักษาข้อมูลภาพต้นฉบับได้มากขึ้น สิ่งนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในการถ่ายภาพ NIR ซึ่งการวิเคราะห์มักต้องใช้คุณภาพของภาพสูงสุดเท่าที่จะเป็นไปได้ การใช้ฟิลเตอร์ IR คุณภาพสูงยังสามารถเพิ่มความคมชัดของภาพได้โดยการปิดกั้นความยาวคลื่นของแสงที่ไม่ต้องการ

การใช้งานทั่วไปสําหรับกล้อง NIR

การวิจัยและพัฒนา (R&D)

ในภาคการวิจัยและพัฒนา กล้อง NIR มีค่ามากสําหรับการวิเคราะห์วัสดุที่มีลักษณะสเปกตรัม NIR ที่เป็นเอกลักษณ์ พวกเขาช่วยนักวิทยาศาสตร์และนักวิจัยในการระบุและหาปริมาณสารเฉพาะ ซึ่งมีความสําคัญต่อการพัฒนายา การวิเคราะห์ทางเคมี และวัสดุศาสตร์

ไบโอเมตริกซ์และการควบคุมการเข้าถึง

เทคโนโลยี NIR มีบทบาทสําคัญในระบบไบโอเมตริกซ์ โดยเฉพาะการจดจําม่านตา เทคโนโลยีนี้สามารถจับภาพที่มีรายละเอียดภายใต้สภาพแสงต่างๆ ทําให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสําหรับแอปพลิเคชันควบคุมการเข้าออกที่ปลอดภัย

การใช้งานในอุตสาหกรรม

ในภาคอุตสาหกรรมกล้อง NIR ใช้สําหรับการควบคุมคุณภาพการตรวจสอบผลิตภัณฑ์เพื่อหาข้อบกพร่องหรือวัตถุแปลกปลอมและตรวจสอบกระบวนการผลิต นอกจากนี้ยังสามารถใช้ในการเกษตรเพื่อประเมินสุขภาพของพืชผลและทํานายผลผลิต

Sinoseen: พันธมิตรของคุณสําหรับการถ่ายภาพ NIR

Sinoseen มีประสบการณ์และความเชี่ยวชาญมากกว่า 14 ปีในด้านการมองเห็นแบบฝังตัว พร้อมทีมงานมืออาชีพที่ให้การสนับสนุนกล้อง NIR โดยเฉพาะสําหรับลูกค้ามากกว่า 50+ ราย หากคุณต้องการการรวมกล้องที่เหมาะสมสําหรับการถ่ายภาพ NIRอย่าลังเลที่จะติดต่อเราและเราจะนําเสนอบริการที่กําหนดเองแบบครบวงจรที่เป็นมืออาชีพที่สุด