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技术趋势
Technology Trends

种色温的光。图 5 是由 Metaphase 上是黑体源，根据所用包裹灯泡的 检测物体的特定反射或吸收属性，而

Technologies 公司提供的 6000K 白 玻璃的不同，白炽灯的发光波长范围 不是像在可见光波段那样需要一个宽
光的光谱。这是在可见光波段模拟 400~2500nm 以上的范围。 带光源，例如比较一幅图像中的绿色
6000K 黑体，非常有效。 然而，由于市场已经倾向于 和红色。
然而，对于新一代 SWIR 机器视 LED 光源，大多数光源的波长都是 相反，通过使用特定波长的光源，
觉相机来说，可见光 LED 照明是完 特定的，通常波长带宽为 ±50nm。 在 SWIR 成像中物体 A 可以很容易地
全无效的。根据所使用的图像传感器 虽然人们可以将这些白光可见 LED 与物体 B 区分开，即使它们在可见光
类型，SWIR 相机的灵敏度范围通常 光源视为可见光谱中的宽带，但是由 波段中可能呈现相同的颜色。例如，
为 400~1700nm 或 1000~2600nm。过 于它们是许多 LED 颜色的组合，所 物体中的水分含量清楚地展示了这种
去，6000K 黑体可以作为这些相机 以在 NIR 和 SWIR 波段它们很可能 现象。图 1 显示，水在 SWIR 波段特
的非常有效的宽带光源，但是今天 不是宽带。 别是大约 1400nm 处吸收特别强。在
的白光 LED 光源通常不会提供超过 现在，市场上已经有一些商用 图 6 中，在 SWIR 波段，咖啡豆很容
785nm 的任何光线输出。 的 Vis-SWIR 探测器系统，如普林斯 易与岩石和木材区分开来。在黑色背
机器视觉照明行业已经开发出了 顿红外技术公司（Princeton Infrared 景下，用可见光相机将咖啡豆、岩石
近红外光源，通常使用波长为 950nm Technologies）的 LineCam12。在光 和树枝区分开来非常困难，因为它们
或 850nm 的 LED，成像已经超出可 源选择方面，必须考虑超出通常红、 都是棕色的。
见光范围。但是，这些光源仅限定在 绿、蓝、紫外线和近红外光源，波长 在 1400nm 的 SWIR 波段（使
一个或两个波长。这些红外光源，能 为 850nm 或 950nm。 用 Metaphase 1450nm Peak SWIR 光
够使基于硅的可见光相机的成像范围 源），很容易看到咖啡豆，因为它们
超出可见光到达近红外范围。然而， VIS-SWIR宽带光谱 非常反光，而岩石和树枝不是很反
为了使成像范围超出 NIR 达到 SWIR 现在 SWIR 中的新型 LED 照明 光，所以看起来是黑的。各种物体
范围，需要比现有可见光 LED 发射 器，使得指定这些红外波长更加简单。 的材料，都对光具有独特的吸收性
更长波长的新光源。 例如，Metaphase 最近开发了处于这 和反射性，使用 SWIR 成像区别物
用 InGaAs 图像传感器制造的新 个范围内的几款 SWIR LED 光源，这 体比可见光成像更加清晰。同样，
型低成本 SWIR 线扫相机，其感光范 些光源可以组合成各种 SWIR 颜色组 这（光谱独特的对比区分）在很多
围为 400~1700nm，跨越可见光波段 合，或创建 Vis-SWIR 宽带光谱。在 湿度和 / 或干燥度很重要的应用中，
和 SWIR 光。如前所述，白炽灯可 SWIR 中，一些成像条件可能不一定 也是非常有用的。
为这些相机提供照明，因为它们本质 需要宽带光源，这里的目标是确定被

SWIR Visible 结论
SWIR 中的光源选择对于实现成
功的成像解决方案至关重要。SWIR
Coffee beans 波段可以分辨和检测肉眼看不见的缺
陷。为了对指定特征成像，开发人员
必须了解如何选择正确的光源。标准
Rock
的可见光 LED 将失效，因此理解图
Wood Rocks
Rocks Wood 像中正在分析的材料的反射属性非常
重要。这有助于选择正确的光源和相
机，从而简化机器视觉应用，并消除
对可见光波段昂贵且密集的处理算法
图6：用可见光相机和SWIR相机对咖啡豆、岩石和棍子成像，光源波长1450nm。这些物体都是棕色的，
可见光成像很难区分，但是在SWIR成像中却很容易区分，因为这时咖啡豆的反射性非常强。 的需求。

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