前言。


多光譜成像是一種用於獲取和分析來自不同光譜帶的數據圖像的方法。顏色圖像和多光譜圖像可以在廣泛的範圍內捕獲信息，包括可見的頻段這些不同的頻段對應於不同的波長范圍和波長。材料以不同的方式反映，吸收或傳輸光。


多光譜攝像機使用多個光學傳感器或過濾器來分離並捕獲不同波長的光。同時捕獲每個波長頻段的圖像，使其成為捕獲不同波長范圍的光譜信息的相機設備。這與常規的RGB攝像機不同，後者只能在可見光帶中捕獲圖像，而相機可以捕獲廣泛的頻譜，通常包括可見光，紅外和紫外線。多光譜攝像機比普通的RGB攝像機提供更多的信息，使其特別適合許多應用區域，包括農業產品分類，農場檢查，食品安全，環境監測等。


多光譜相機的開發


在1960年代，出現了一種新的檢測技術，即多光譜成像技術。同時提供有關不同光譜帶中目標的信息，並將成像技術與光譜技術相結合。通過設計光學系統。


可以很快使用的普通航行攝像機只能想像一個特定的單光譜帶，但不能攜帶。目標信息。開發的多光譜相機可以執行多光譜和多光譜成像。該方法主要依賴皮帶濾波器的過濾效果。通過組合過濾器，可以同時接收不同頻段中相同目標的信息，從而在寬光譜範圍內獲得圖像。多光譜攝像機可以分為棱鏡分離結構，濾輪結構和濾輪分離結構分化方法。



多光譜攝像機的分類


棱鏡譜

Prism頻譜多光譜攝像機通常包括一個輸入光學系統，該光學系統指導事故燈可能包括鏡頭或其他光學組件，以將光聚焦到棱鏡上。棱鏡束分離器是核心組件。攝像機用於將事故燈分散到不同波長的光譜中。通常，相機使用一個或多個棱鏡，每個棱鏡對應於波長。多個棱鏡可以串聯連接到分散多個波長頻段。通過通過棱鏡分離不同波長的光，分離的光進入不同的區域。多光譜圖像可用於採樣。

優點：

高幀速率：對於高溫分辨率的應用非常重要，例如監視動態過程

完整分辨率：能夠捕獲連續波長范圍內的所有頻段

無損失：基於反射和分散原理的工作，而無需降低光的強度


缺點：

高成本：調整光學組件和光路的成本非常高。

大尺寸：基於棱柱的多光譜攝像機通常需要大型棱鏡和光學組件來製造相機太大


濾輪技術


使用過濾器旋轉獲得多通道光譜圖像。這些過濾器通常位於此過濾輪中通常支持8-12個頻帶，每個頻帶對應於不同的光譜範圍。優點之一是，每個像素的光譜反射率可以通過處理多光譜圖像來確定每個頻段具有完整的空間分辨率，同時允許自定義過濾器並根據特定的應用程序要求替換。但是，相機需要在不同的頻帶之間連續切換，並且圖像速度非常慢。因此，它僅適用於射擊固定目標。

過濾器數組


基於過濾陣列的多光譜攝像頭可以一次拍攝多光譜圖像而不會增加大小或成本。它們通常可以支持多個可見光通道，即近紅外和短波紅外。應用於農業，環境監測，遙感和衛星圖像。過濾器陣列上的過濾器數量有限。



多光譜相機技術


人類視覺是三色，這意味著每種顏色都是由三種光接收器產生的信號的產物。細胞位於我們的視網膜上，這是將我們的視野限制為三維色彩空間的功能。像手機一樣，它使您可以將視野擴展到高維顏色空間並考慮所有隱藏空間。實現這一目標的一種方法是使用多光譜圖像。該立方體包含很多信息。關於每個對象的光譜分析的問題是，我們如何獲得此窄帶圖像？


當光穿過帶有抗反射塗層的多個表面時，它將反射並干擾分離的間隙。這些表面導致結構的狹窄帶傳遞光譜。在此過濾器中，傳輸頻譜將移動。傳輸峰將轉移到紅外範圍。

早在1987年，Melonson就使用MEMS設備實施了這一原則。但是，目前基於MEM的Fabry Perot過濾器是其可調範圍非常有限，並且只能減少第一和第三間隙。第三，拉力現象將被佔據。多光譜圖像需要非常寬的過濾器，以調整範圍和拉動。可以通過簡單地解耦光學和MEMS設備來避免這種現象。

在此設計中，我們有一個帶有一組外部電極的可移動鏡。下圖是可調過濾器的物理圖片。它只有1.05毫米厚，由三個晶片組成。在這個概念中，當我們應用驅動電壓時，光學差距不再減小，而是增加，並且該設計可以達到6次的差距膨脹。

這款自下而上的手機兼容的多光譜攝像頭已被廣泛用於農業檢查，自動駕駛，工業自動化，面部識別，藥物等。手機的公差標準。