多光譜與高光譜工業相機技術原理與差異

多光譜與高光譜工業相機通過捕捉傳統RGB相機無法獲取的波長信息,實現了更精細的分析和高維數據解讀。該技術正迅速在農業、醫療、半導體等多個領域得到廣泛應用。下面將通過介紹兩種技術的原理、差異及主要應用案例。

多光譜與高光譜工業相機技術原理與差異_新浪眾測

光譜成像(Spectral Imaging)是一種利用不同波長範圍的光線來分析物體光學特性的技術。普通相機拍攝的是人眼可見的整個可見光波段,而光譜成像技術則將光線劃分為多個波長段進行感測,從而實現對物質特性的分析與分類。
1、高光譜相機通過棱鏡光譜儀技術檢測數百個連續的波長段。
光線通過狹縫(slit)限制其位置和大小,隨後經過光柵(Grating)進行色散,分散後的光線被傳遞到傳感器上。

2、多光譜相機的結構因製造商而異。有些相機在傳感器上添加了濾光片,僅允許部分波長通過。
此外,一次拍攝可獲取1200nm、1300nm、1450nm和1600nm四個波段的數據。
每個波段內可拍攝1至32條線,因此一次拍攝最多可採集128條線的數據,同樣需要採用Push Broom(推掃式)方式進行拍攝。
3、多光譜相機與高光譜相機的區別
多光譜(Multispectral)與高光譜(Hyperspectral)相機均可檢測可見光及不可見光(紅外、紫外等)中的特定波長,但主要區別在於波段數量與連續性。
多光譜相機選擇性地檢測4個波段的寬波長範圍。該方式通過選取最適用的波段實現高效信息提取。因其在傳感器上附加濾光片,體積小巧且重量輕,適合特定應用場景。
高光譜相機則可檢測多達1680個(視型號而定)連續波段,實現更細緻、精準的光譜分析。其優勢在於能夠識別肉眼或普通相機無法區分的微小物質差異。輸出數據為立方體形式,支援ENVI文件格式,並可被支援該格式的第三方軟件廣泛應用。
4、 R、G、B 多光譜與高光譜相機對比分析
為了從普通RGB相機獲取光譜信息,通常需要使用額外的濾光片或特定波長的照明設備。為了獲得多波長數據,環境配置往往需要投入大量時間和精力。
而光譜相機能夠一次拍攝同時獲取多個波長的信息,相較於普通相機,測試條件的搭建更加簡便高效。
一般的高光譜相機通常分為可見光和短波紅外兩個類型,需分別配備不同的相機;而本公司高光譜相機覆蓋從可見光到短波紅外的波長範圍,單台相機即可同時獲取兩個波段的信息,極大提升了使用效率。
5、主要應用領域
農業:作物健康狀態及含水量分析
環境監測:海洋與水質分析,森林監控
醫療與生物分析:皮膚診斷,血流監測
食品質量檢測:水果成熟度、肉類新鮮度檢測
犯罪相關:數字取證

多光譜與高光譜工業相機技術原理與差異_新浪眾測