Camera cận hồng ngoại: Nó là gì? Nó hoạt động như thế nào?

Hình ảnh NIR là một công nghệ tiên tiến cung cấp các quan điểm độc đáo trong dải bước sóng từ 650nm đến 950nm. Không giống như hình ảnh ánh sáng nhìn thấy được, NIR ít bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi màu sắc, cho phép hình dung chính xác cao của bất kỳ đối tượng nào. Tính năng đặc biệt này làm cho hình ảnh NIR trở thành công nghệ hàng đầu trong nhiều lĩnh vực, từ chẩn đoán y tế đến kiểm soát chất lượng công nghiệp.

Công nghệ hình ảnh NIR là gì?

Công nghệ hình ảnh NIR đánh dấu một bước tiến đáng kể trong lĩnh vực hình ảnh quang học. Nó sử dụng phổ điện từ, đặc biệt là bước sóng vượt ra ngoài phổ ánh sáng khả kiến, dao động từ 650nm đến 950nm. Có khả năng thâm nhập vào các đối tượng phức tạp, nó cung cấp hình ảnh chi tiết trong các điều kiện khác nhau.

Hình ảnh NIR sử dụng các nguyên tắc chuyển động sóng liên tục, cung cấp một đường cong nhạy cảm độc đáo chiếu rõ ràng các vật thể ở xa. So với các phương pháp hình ảnh truyền thống, hình ảnh NIR không phụ thuộc vào màu sắc, có nghĩa là nó có thể cung cấp hình ảnh có độ tương phản cao, giúp người quan sát giải thích chúng dễ dàng hơn.

Một trong những ưu điểm chính của hình ảnh NIR là khả năng thâm nhập vào một số vật liệu nhất định, chẳng hạn như nhựa và mô người. Ngoài ra, hệ thống hình ảnh NIR có thể hoạt động hiệu quả trong điều kiện ánh sáng yếu, với độ nhạy tốt và khả năng phân giải cao.

Tuy nhiên, hình ảnh NIR cũng phải đối mặt với một số thách thức. Ví dụ, các vật thể có bước sóng vượt quá 700nm đến 1000nm có thể không nhìn thấy đượcMô-đun máy ảnh NIR. Hơn nữa, do thiếu ánh sáng xung quanh, hình ảnh NIR có thể yêu cầu thêm nguồn sáng trong các tình huống về đêm.

Làm thế nào là hình ảnh NIR đạt được?

Việc thực hiện hình ảnh NIR cho thấy sự tiến bộ trong công nghệ cảm biến và sự hiểu biết về phổ điện từ. Hình ảnh NIR đạt được thông qua các camera chuyên dụng nhạy cảm với phạm vi cận hồng ngoại gần phổ nhìn thấy được. Nó bao phủ các bước sóng ngay ngoài phạm vi ánh sáng đỏ khả kiến, xấp xỉ 700nm, lên đến 950nm.

Camera NIR, chẳng hạn như camera được sử dụng để nhìn ban đêm hoặc giám sát giao thông, được thiết kế với các cảm biến rất nhạy cảm với phổ cận hồng ngoại. Truyền thốngCảm biến CCDđã được sử dụng để chụp ảnh NIR, nhưng sự xuất hiện của công nghệ CMOS đã cách mạng hóa lĩnh vực này. Cảm biến CMOS thể hiện độ nhạy cao hơn trong phạm vi cận hồng ngoại, đặc biệt là trên 850nm, làm cho chúng tiết kiệm chi phí hơn và phù hợp với phạm vi ứng dụng rộng hơn.

Để đạt được hình ảnh NIR, máy ảnh thường được trang bị một lớp cơ sở dày hơn, nhạy cảm hơn với phổ cận hồng ngoại so với phổ nhìn thấy được. Điều này cho phép chụp ảnh chất lượng cao ngay cả trong điều kiện ánh sáng xung quanh cực thấp. Quá trình này bao gồm các bước sau:

• Chụp ánh sáng:Máy ảnh NIR được trang bị ống kính tập trung ánh sáng cận hồng ngoại vào cảm biến của máy ảnh.
• Phản hồi của cảm biến:Cảm biến trong máy ảnh chuyển đổi ánh sáng thu được thành tín hiệu điện.
• Xử lý hình ảnh:Các tín hiệu điện sau đó được xử lý để tạo ra một hình ảnh kỹ thuật số có thể được phân tích hoặc hiển thị.

Hơn nữa, chất lượng hình ảnh NIR có thể được tăng cường đáng kể bằng cách sử dụng các kỹ thuật và thủ thuật cụ thể. Ví dụ, bộ tăng cường hình ảnh có thể tăng cường khả năng chụp ảnh có thể sử dụng của máy ảnh trong điều kiện ánh sáng yếu. Ngoài ra, việc sử dụng các bộ lọc có thể giúp chặn các bước sóng không mong muốn, đảm bảo rằng máy ảnh chỉ phát hiện ánh sáng cận hồng ngoại liên quan đến ứng dụng hiện tại.

Nhu cầu ngày càng tăng đối với hình ảnh NIR

Theo nghiên cứu thị trường gần đây, thị trường hình ảnh NIR đang có xu hướng tăng. Quy mô thị trường đã tăng gấp đôi từ khoảng 285 triệu đô la vào năm 2019 và dự kiến sẽ đạt 485 triệu đô la vào năm 2030. Sự tăng trưởng này có thể được quy cho việc áp dụng ngày càng tăng công nghệ NIR trong chăm sóc sức khỏe, an ninh, nông nghiệp và thanh tra công nghiệp.

Máy ảnh NIR hoạt động như thế nào?

Camera NIR được thiết kế để phát hiện và xử lý ánh sáng trong phạm vi cận hồng ngoại, thường là từ 700nm đến 1000nm. Điều này đạt được thông qua các cảm biến chuyên dụng nhạy cảm với ánh sáng hồng ngoại hơn ánh sáng khả kiến. Hiệu suất lượng tử cao (QE) của các cảm biến này đảm bảo rằng phần lớn các photon tới được chuyển đổi thành electron, sau đó được xử lý thành hình ảnh có thể sử dụng được. Hiệu suất lượng tử là một thông số quan trọng cho hiệu suất máy ảnh NIR. Nó đo khả năng của máy ảnh để chuyển đổi các photon tới thành tín hiệu điện có thể phát hiện được. QE cao hơn có nghĩa là chất lượng hình ảnh tốt hơn, ngay cả trong điều kiện ánh sáng yếu.

Một khi ánh sáng NIR được chụp bởi cảm biến của máy ảnh, nó sẽ trải qua một loạt các bước xử lý hình ảnh. Các bước này có thể bao gồm giảm nhiễu, tăng cường độ tương phản và hiệu chỉnh màu sắc. Các thuật toán xử lý hình ảnh nâng cao cũng có thể được sử dụng để trích xuất thông tin cụ thể hoặc tăng cường khả năng hiển thị của các tính năng nhất định trong hình ảnh.

Máy ảnh NIR thường sử dụng các bộ lọc màu để cải thiện chất lượng của hình ảnh đã chụp. Ví dụ: bộ lọc màu RGB có thể được sử dụng để đơn giản hóa việc lựa chọn bảng màu và cải thiện độ chính xác của màu. Tuy nhiên, trong hình ảnh NIR, các bộ lọc này có thể được điều chỉnh hoặc thay thế bằng các bộ lọc hồng ngoại để cho phép nhiều ánh sáng cận hồng ngoại tiếp cận cảm biến, dẫn đến hình ảnh rõ ràng hơn.

Kiểm soát phơi sáng thích hợp là rất quan trọng để chụp ảnh NIR chất lượng cao. Phơi sáng quá mức có thể làm mờ hình ảnh, trong khi thiếu sáng có thể dẫn đến hình ảnh nhiễu hoặc tối. Máy ảnh NIR thường có tính năng phơi sáng tự động điều chỉnh thời gian phơi sáng và khẩu độ để đạt được hình ảnh tốt nhất trong các điều kiện ánh sáng khác nhau. Ngoài ra, việc duy trì tỷ lệ khung hình chính xác đảm bảo giảm thiểu biến dạng hình ảnh, điều này rất quan trọng để phân tích và diễn giải chính xác.

Chụp ảnh ở định dạng RAW mang lại sự linh hoạt cao hơn trong xử lý hậu kỳ vì nó bảo toàn nhiều dữ liệu ảnh gốc hơn. Điều này đặc biệt hữu ích trong hình ảnh NIR, trong đó phân tích thường đòi hỏi chất lượng hình ảnh cao nhất có thể. Sử dụng bộ lọc hồng ngoại chất lượng cao cũng có thể tăng cường độ rõ nét của hình ảnh bằng cách chặn các bước sóng ánh sáng không mong muốn.

Các ứng dụng phổ biến cho máy ảnh NIR

Nghiên cứu và Phát triển (R&D)

Trong lĩnh vực R &D, camera NIR là vô giá để phân tích các vật liệu có đặc tính quang phổ NIR độc đáo. Họ hỗ trợ các nhà khoa học và nhà nghiên cứu trong việc xác định và định lượng các chất cụ thể, rất quan trọng cho sự phát triển thuốc, phân tích hóa học và khoa học vật liệu.

Sinh trắc học và kiểm soát truy cập

Công nghệ NIR đóng một vai trò quan trọng trong các hệ thống sinh trắc học, đặc biệt là nhận dạng mống mắt. Công nghệ này có thể chụp ảnh chi tiết trong các điều kiện ánh sáng khác nhau, làm cho nó trở thành một lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng kiểm soát truy cập an toàn.

Ứng dụng công nghiệp

Trong lĩnh vực công nghiệp, camera NIR được sử dụng để kiểm soát chất lượng, kiểm tra sản phẩm để tìm khuyết tật hoặc vật lạ và giám sát quá trình sản xuất. Chúng cũng có thể được sử dụng trong nông nghiệp để đánh giá sức khỏe của cây trồng và dự đoán năng suất.

Sinoseen: Đối tác của bạn cho hình ảnh NIR

Sinoseen tự hào có hơn 14 năm kinh nghiệm và chuyên môn trong lĩnh vực tầm nhìn nhúng, với đội ngũ chuyên nghiệp đã cung cấp hỗ trợ camera NIR chuyên dụng cho hơn 50+ khách hàng. Nếu bạn yêu cầu tích hợp mộtmáy ảnh phù hợp để chụp ảnh NIR, vui lòng liên hệ với chúng tôi và chúng tôi sẽ cung cấp cho bạn dịch vụ tùy chỉnh một cửa chuyên nghiệp nhất.