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技术趋势
                 Technology Trends





           Flux (W/sr*m 2 *μm)
           100,000,000
            10,000,000
             1,000,000
              100,000    Sun (5778K)
               10,000    60W bulb (2823K)
                1000     T = 773K (500C)
                 100     T = 473k (200C)
                         T = 300k (27C)
                 10
                  1
                 0.1
                0.01
               0.001
                  0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3
                                 Wavelength (μm)
                                                               图4:本文作者处在黑暗的房间里,用烙铁提供0.9~1.7μm的SWIR光。烙
          图3:不同温度下物体的黑体辐射与波长的关系。随着温度的升高,光辐射变强,                 铁的温度低于300℃。SWIR光照射下的头发和皮肤,都与可见光照射下
          波长峰值辐射移向更短的波长。                                       的情况不同。
          体取决于物体的温度。例如,图 4 是               给定的波长处产生的整体发光量较                   围较窄的光,通常在特定波长周围
          在 SWIR 波段发光的烙铁。当温度大              少。更重要的是,灯泡在红光波段                   ±50nm(许多高端 LED 为±15nm)
          约为 250℃时,烙铁发出的光足以照               比在蓝光和绿光波段,产生更多的                   的范围内。
          亮位于黑暗房间里的人,实际上它相                 光子。这就是为什么物体在室内会                       在可见光区域,已经有许多类型
          当于 SWIR 波段的一个灯泡。                 比在太阳光照亮时显得更红,因为                   的 LED 能为场景需求提供正确的颜
             实现 SWIR 热成像的温度范围              在太阳和灯泡发射的光谱中,红光                   色照明。用于机器视觉的光源,通常
          通常为 100~2000℃,具体取决于实             光子与蓝光或绿光光子的比例是非                   要指定颜色或色温(如 6000K 的红光、
          际应用。低于 300℃或在充裕的日光               常不同的。这就是为什么物体在室                   绿光、蓝光或白光等)。
          下,MWIR 或 LWIR 热相机可以轻             内看起来与室外不同的原因,因为
          松地探测到热物体 ;在室内或是物                 灯泡的发射光谱与太阳不同,所以                   6000K白光
          体非常热的情况下,SWIR 热相机的               物体反射的光量也不同。                           勒克斯或照度用来表征光的亮
          表现更出色。                               白炽灯泡(如功率 60W 的产品) 度,或者说是一个白光可见光源发出
             在可见光波段,需要外部光源照                可能将不再使用,大多数现代机器                   多少光子。对于单色或多色 LED 光
                                                                                                2
          射物体,才能使物体足够热以发射出                 视觉照明将由发光二极管(LED)提                 源,光用单位 mW/cm 来表征,勒
          可见光相机探测所需要的光子数量。 供。LED 是半导体器件,能够发射                                 克斯是白光的度量单位。通过组合
          在成像期间,外部光源发射的光子, 特定波长的光,或者说其发射光谱范                                  多种 LED 颜色,可以模拟白光或各
          或被物体反射,或被物体吸收。                   Relative radiant power
             使用不同颜色的外部光源照射物                  100
          体,物体显示为亮或暗,亮暗程度取                                                                   2600 K – 3700 K CCT
                                             80
          决于物体对照明光的反射量。在灯泡
                                                                                             3700 K – 5000 K CCT
          中,灯丝被加热到约 2800K 的高温,               60
                                                                                             5000 K – 8300 K CCT
          并在可见光范围内发射许多光子,从
                                             40
          而可以使人们看到房间内的物体。图
                                             20
          3 中分别显示了太阳和灯泡的黑体辐
          射曲线以及发光量。                           0
                                               380    430    480    530     580    630    680     730    780
             虽然灯泡具有与太阳类似的发光                                           Wavelength (nm)
          曲线,但是其温度较低,因此在任何                 图5:各种Metaphase LED白光源的波长输出。LED试图通过改变峰值波长来在这些温度下模拟黑体。



          12 Mar/Apr  2018                                                  视觉系统设计   Vision Systems Design China
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