来源:赛斯拜克 发表时间:2023-10-08 浏览量:457 作者:awei
现有的高光谱成像分为有光版本和无光版本:有光版本一般会用太阳光作为基础光,太阳光是一个大的宽光谱光源,如下太阳光谱是一个很宽的光谱,高光谱成像只需要一个摄像头和相应的配件,就能采集物体的光谱,区分物体种类,对物体进行分析。 无光版本,基本是夜晚、室内和封闭空间等环境,需要增加额外的光源进行补光照射,用来采集物体的反射光谱,对物体进行分析。
高光谱相机是现代光学遥感领域的重要工具,其对于光谱分辨率的提高有着显著作用。而在高光谱相机使用过程中,光源的选择扮演着
至关重要的角色。本文将探讨如何选择合适的光源以适应不同的高光谱
相机应用需求。
一、稳定性
首先,对于高光谱相机而言,光源的稳定性是非常关键的。稳定的光源可以确保在不同时间和环境下获得一致的光照条件,从而减小数
据的变异性。一些传统光源如乌丝灯、卤素灯、氙气灯等虽然也能提供
类似太阳光的光源,对物体进行补光,但它们普遍存在稳定性不足的问题,如功耗大、光谱不稳定、热量大、体积大、亮度不均匀等。
LED光源作为一种新型的补光光源,近年来得到了广泛应用。多芯片合成光源是一种常见的LED光源,能够提供一个宽光谱光源。然而,
这种光源的光均匀度不够,芯片供应不足,设备体积大,有些光谱
还缺失。
二、光谱范围
其次,光源应该能够涵盖高光谱相机所需的光谱范围。不同应用需要不同的光谱范围,因此光源要能够提供足够的波长覆盖,以满足不
同成像需求。例如,有些应用可能需要覆盖可见光和近红外波段,
而有些应用则可能需要覆盖更宽的光谱范围,如400-1700nm或400-2500nm。
对于一些特定的应用,比如对可见度影响较大的大气污染物质检测,应选择能发出较长波长的LED灯,比如635nm和665nm的LED灯。
而对于一些需要较高光谱分辨率的应用,比如地物分类和识别,
应选择能发出较窄带宽的LED灯,比如615nm和630nm的LED灯。
三、光强度可调性
另外,在一些应用中,可能需要根据不同场景调整光源的光强度。因此,光源应具备可调性,以便根据需要进行精确的光照控制。例如,
有些应用可能需要实时调整光源的亮度以适应不同的观测条件或
目标反射率。
四、色温和光谱分布
光源的色温和光谱分布对于不同物体的成像效果有着重要影响。选择合适的色温和光谱分布可以优化成像质量,准确捕捉物体的光谱特征
。例如,对于一些需要高对比度的应用,可以选择色温较低的
光源以增强物体与背景之间的对比度。而对于一些需要高动态范围的应用,可以选择色温较高的光源以捕捉更多细节和颜色信息。
通过高光谱设备获取到的是一个数据立方,不仅有图像的信息,并且在光谱维度上进行展开,结果不仅可以获得图像上每个点的光谱数据
,还可以获得任一个谱段的影像信息。
高光谱成像技术是基于非常多窄波段的影像数据技术,它将成像技术与光谱技术相结合,探测目标的二维几何空间及一维光谱信息,获取
高光谱分辨率的连续、窄波段的图像数据。高光谱成像技术发展迅速,常见的包括光栅分光、声光可调谐滤波分光、棱镜分光、芯片镀膜等。
选择合适的光源,可突显良好的图像效果,可以简化算法,提高检测精度、提升检测系统的稳定性。
光源按形状和用途通常分为以下几类:
1、环形光源
环形光源提供不同照射角度、不同颜色组合,更能突出物体的三维信息;高密度LED伞状配置,高亮度;多种紧凑设计,节省安装空间;解决对角照射阴影问题;红外,紫外制作,标准24V供电(12V可选),光线均匀扩散。
应用领域:PCB印刷电路板定位与晶片检查,电子元件检测、塑胶容器检查,液晶校正、IC印刷检查,通用外光检查等。
2、背光源
用高密度排列的LED阵列实现高输出背光照明,从被测物背面进行照射,尤其适合作为显微镜的载物台。红外,紫外制作,可调配出不同颜色,满足不同被测物多色要求;均匀照射,扩散性好,标准24V供电(12V可选)。
应用领域:外形轮廓尺寸的检测,电子元件的外观检测,异物检测,液面检测等。
3、条形光源
条形光源是较大方形结构被测物的首选光源;颜色可根据需求搭配,自由组合;照射角度与安装随意可调,使用LED高密度配置和光学透镜制作;均匀性好,可做背光使用。
应用领域:基板裂纹与金属表面检测,电子元件识别检测,印刷品质量检测,通用外观检查等。
4、同轴光源
同轴光源可以消除物体表面不平整引起的阴影,从而减少干扰;通过使用半透镜,使LED的扩散照射在相机轴的同轴上,成像清晰,亮度均匀;LED高密度排列,大幅度提升亮度;红外,紫外制作;标准24V供电(12V可选)。
应用领域:系列光源最适宜用于反射度极高的物体,如金属、玻璃、胶片、晶片等表面的划伤检测,芯片和硅晶片的破损检测,Mark点定位,印制线路板的图形检测,包装条码识别等。
5、多射角无影光源
采用功率LED;红外、紫外制作,标准24V供电(12V可选),均匀照射; 随工作距离变化,形成不同角度,以满足不同类型的检测。
应用领域:PCB印刷电路板定位与晶片检查;电子元件检测、塑胶容器检查;液晶校正、IC印刷检查;通用外光检查等。
6.点光源
外观设计轻巧且重量轻,提高发光效率,实现高亮度。可配合同轴镜头使用。
应用领域:作为远心镜头等的光源;晶片及液晶玻璃检测;表面裂缝检测;LCD面板检测等。
现有的高光谱成像分为有光版本和无光版本:
有光版本一般会用太阳光作为基础光,太阳光是一个大的宽光谱光源,如下
太阳光谱是一个很宽的光谱,高光谱成像只需要一个摄像头和相应的配件,就能采集物体的光谱,区分物体种类,对物体进行分析。
无光版本,基本是夜晚、室内和封闭空间等环境,需要增加额外的光源进行补光照射,用来采集物体的反射光谱,对物体进行分析。
1、市场上现有的补光光源一般包含乌丝灯、卤素灯、氙气灯、氘灯等等传统光源,举例如下:
这些光源也能提供类似太阳光的光源,对物体进行补光,但是会有一些缺点。
例如:功耗大、光谱不稳定、热量大、体积大、亮度不均匀等缺点。
2、市场上现有另外一类LED光源,也能提供一些补光,例如多芯片合成光源:如下
这些LED芯片组合成宽光谱光源,能够提供一个宽光谱光源,但是会出现一些缺点。
例如:光均匀度不够,芯片供应不足,设备体积大,有些光谱缺失的缺点。
3、现有国红光电生产的LED产品,能单颗灯珠产生400-1100nm光谱,满足一部分的高光谱应用场景,如下:
在400-1100nm能完美满足光谱要求,但是也缺少一部分1100-1700nm,需要另外补一颗灯珠。
1700nm-2500nm光谱还是缺失的,不能生产出来。
高光谱产品是未来的一个长期技术方向,未来将会有很大的可能到民用消费品市场,市值会很大。
综上所述,高光谱相机光源的选择需要考虑稳定性、光谱范围、光强度可调性以及色温和光谱分布等多方面因素。针对不同的应用需求,要选择合适的光源以适应不同的观测条件和目标反射率。未来随着
高光谱技术的发展,相信会有更多新型的光源出现以满足不同应用需求。现有的高光谱成像就是在光谱维度上进行了细致的分割,不仅仅是传统所谓的黑、白或者R、G、B的区别,而是在光谱维度上也
有N个通道,例如:我们可以把400nm-1000nm分为300个通道。