O que é tecnologia de imagem multiespectral
Prefácio.
A imagem multiespectral é um método para obter e analisar imagens de dados de diferentes bandas espectrais. Imagens coloridas e imagens multiespectrais podem capturar informações em um amplo espectro, incluindo bandas visíveis, essas diferentes bandas correspondem a diferentes faixas de comprimento de onda e comprimentos de onda. Os materiais refletem, absorvem ou transmitem luz de maneiras diferentes.
As câmeras multiespectrais usam vários sensores ou filtros ópticos para separar e capturar a luz de diferentes comprimentos de onda. Capture simultaneamente imagens de cada banda de comprimento de onda, tornando -o um dispositivo de câmera que captura informações espectrais em diferentes faixas de comprimentos de onda. Isso é diferente das câmeras RGB regulares, que só podem capturar imagens na faixa de luz visível, enquanto câmeras multiespectrais Uma câmera pode capturar um amplo espectro, geralmente incluindo bandas visíveis de luz, infravermelho e ultravioleta. As câmeras multiespectrais fornecem informações mais ricas do que as câmeras RGB comuns, tornando -as particularmente adequadas para muitas aplicações, incluindo classificação agrícola de produtos, inspeção agrícola, segurança alimentar, monitoramento ambiental etc.
O desenvolvimento de câmeras multiespectrais
Na década de 1960, surgiu uma nova tecnologia de detecção, como a tecnologia de imagem multiespectral. Simultaneamente, fornecendo informações sobre metas em diferentes bandas espectrais e combinando a tecnologia de imagem com a tecnologia espectroscópica. Projetando o sistema óptico.
As câmeras de filme aéreo comuns que podem ser usadas em breve só podem imaginar uma banda espectral única específica, mas não pode ser transportada. Informações -alvo. A câmera multiespectral desenvolvida pode executar imagens multiespectral e multiespectral. Este método depende principalmente do efeito de filtragem do filtro da correia. Ao combinar filtros, as informações são filtradas pelos mesmos alvos em diferentes bandas de frequência, podem ser recebidas ao mesmo tempo, alcançando imagens em uma ampla faixa espectral. As câmeras multiespectrais podem ser divididas na estrutura de separação do prisma, na estrutura da roda do filtro e nos métodos de divisão diferenciados da estrutura da roda do filtro.
Classificação de câmeras multiespectrais
Espectro de prisma
As câmeras multiespectrais espectrais do Prism normalmente incluem um sistema óptico de entrada que guia as luzes de acidente, pode incluir lentes ou outros componentes ópticos para focar a luz no prisma. O divisor de feixe de prisma é o componente principal. Uma câmera é usada para dispersar a luz de acidentes em espectros de diferentes comprimentos de onda. Normalmente, uma câmera usa um ou mais prismas, cada um correspondente a uma faixa de comprimento de onda. Vários prismas podem ser conectados em série para dispersar várias bandas de comprimento de onda. Ao separar a luz de diferentes comprimentos de onda através de um prisma, a luz separada entra em diferentes regiões. Imagens múltiplas espectrais podem ser usadas para amostragem.
A imagem multiespectral é um método para obter e analisar imagens de dados de diferentes bandas espectrais. Imagens coloridas e imagens multiespectrais podem capturar informações em um amplo espectro, incluindo bandas visíveis, essas diferentes bandas correspondem a diferentes faixas de comprimento de onda e comprimentos de onda. Os materiais refletem, absorvem ou transmitem luz de maneiras diferentes.
As câmeras multiespectrais usam vários sensores ou filtros ópticos para separar e capturar a luz de diferentes comprimentos de onda. Capture simultaneamente imagens de cada banda de comprimento de onda, tornando -o um dispositivo de câmera que captura informações espectrais em diferentes faixas de comprimentos de onda. Isso é diferente das câmeras RGB regulares, que só podem capturar imagens na faixa de luz visível, enquanto câmeras multiespectrais Uma câmera pode capturar um amplo espectro, geralmente incluindo bandas visíveis de luz, infravermelho e ultravioleta. As câmeras multiespectrais fornecem informações mais ricas do que as câmeras RGB comuns, tornando -as particularmente adequadas para muitas aplicações, incluindo classificação agrícola de produtos, inspeção agrícola, segurança alimentar, monitoramento ambiental etc.
O desenvolvimento de câmeras multiespectrais
Na década de 1960, surgiu uma nova tecnologia de detecção, como a tecnologia de imagem multiespectral. Simultaneamente, fornecendo informações sobre metas em diferentes bandas espectrais e combinando a tecnologia de imagem com a tecnologia espectroscópica. Projetando o sistema óptico.
As câmeras de filme aéreo comuns que podem ser usadas em breve só podem imaginar uma banda espectral única específica, mas não pode ser transportada. Informações -alvo. A câmera multiespectral desenvolvida pode executar imagens multiespectral e multiespectral. Este método depende principalmente do efeito de filtragem do filtro da correia. Ao combinar filtros, as informações são filtradas pelos mesmos alvos em diferentes bandas de frequência, podem ser recebidas ao mesmo tempo, alcançando imagens em uma ampla faixa espectral. As câmeras multiespectrais podem ser divididas na estrutura de separação do prisma, na estrutura da roda do filtro e nos métodos de divisão diferenciados da estrutura da roda do filtro.
Classificação de câmeras multiespectrais
Espectro de prisma
As câmeras multiespectrais espectrais do Prism normalmente incluem um sistema óptico de entrada que guia as luzes de acidente, pode incluir lentes ou outros componentes ópticos para focar a luz no prisma. O divisor de feixe de prisma é o componente principal. Uma câmera é usada para dispersar a luz de acidentes em espectros de diferentes comprimentos de onda. Normalmente, uma câmera usa um ou mais prismas, cada um correspondente a uma faixa de comprimento de onda. Vários prismas podem ser conectados em série para dispersar várias bandas de comprimento de onda. Ao separar a luz de diferentes comprimentos de onda através de um prisma, a luz separada entra em diferentes regiões. Imagens múltiplas espectrais podem ser usadas para amostragem.
Vantagens:
Alta taxa de quadros: muito importante para aplicações com resolução de alta temperatura, como monitorar processos dinâmicos
Resolução total: capaz de capturar todas as bandas dentro de uma faixa de comprimento de onda contínua
Sem perda: trabalho baseado nos princípios de reflexão e dispersão, sem reduzir a intensidade da luz
Desvantagens:
Alto custo: o custo do ajuste dos componentes ópticos e dos caminhos ópticos é muito alto.
Tamanho grande: câmeras multiespectrais baseadas em prisma geralmente requerem prismas de tamanho grande e componentes ópticos para fabricar a câmera muito grande
Tecnologia da roda de filtro
Use a rotação do filtro para obter imagens espectrais multicanais. Esses filtros estão normalmente localizados nessa roda de filtro normalmente suporta 8 a 12 bandas de frequência, cada uma correspondendo a uma faixa espectral diferente. Uma das vantagens é que a refletância espectral de cada pixel pode ser determinada pelo processamento de imagens multiespectrais. Cada banda de frequência tem resolução espacial completa, permitindo filtros personalizados e substituir de acordo com os requisitos de aplicação específicos. No entanto, a câmera precisa alternar continuamente entre diferentes bandas de frequência, e a velocidade da imagem é muito lenta. Portanto, é adequado apenas para disparar alvos fixos.
Alta taxa de quadros: muito importante para aplicações com resolução de alta temperatura, como monitorar processos dinâmicos
Resolução total: capaz de capturar todas as bandas dentro de uma faixa de comprimento de onda contínua
Sem perda: trabalho baseado nos princípios de reflexão e dispersão, sem reduzir a intensidade da luz
Desvantagens:
Alto custo: o custo do ajuste dos componentes ópticos e dos caminhos ópticos é muito alto.
Tamanho grande: câmeras multiespectrais baseadas em prisma geralmente requerem prismas de tamanho grande e componentes ópticos para fabricar a câmera muito grande
Tecnologia da roda de filtro
Use a rotação do filtro para obter imagens espectrais multicanais. Esses filtros estão normalmente localizados nessa roda de filtro normalmente suporta 8 a 12 bandas de frequência, cada uma correspondendo a uma faixa espectral diferente. Uma das vantagens é que a refletância espectral de cada pixel pode ser determinada pelo processamento de imagens multiespectrais. Cada banda de frequência tem resolução espacial completa, permitindo filtros personalizados e substituir de acordo com os requisitos de aplicação específicos. No entanto, a câmera precisa alternar continuamente entre diferentes bandas de frequência, e a velocidade da imagem é muito lenta. Portanto, é adequado apenas para disparar alvos fixos.
Array de filtro
Uma câmera multiespectral com base em uma matriz de filtragem pode obter imagens multiespectrais de uma só vez, sem aumentar o tamanho ou o custo. Eles geralmente podem suportar vários canais de luz visíveis, infravermelhos próximos e de ondas curtas. Aplicado à agricultura, monitoramento ambiental, sensoriamento remoto e imagens de satélite. O número de filtros na matriz de filtro é limitado.
Tecnologia multiespectral da câmera
A visão humana é tricolor, o que significa que cada cor é um produto de sinais gerados por três tipos de receptores de luz. As células estão localizadas em nossa retina, que é uma função que limita nosso campo de visão a um espaço de cores tridimensionais. Como um telefone celular, ele permite expandir seu campo de visão para um espaço de cores de alta dimensão e contemplar todos os espaços ocultos. Uma maneira de conseguir isso é usar imagens multiespectrais. Este cubo contém muitas informações. A pergunta sobre a análise espectral de cada objeto é: como obtemos essa imagem de banda estreita?
Quando a luz passa por várias superfícies com revestimentos anti -reflexivos, ela reflete e interfere nas lacunas separadas. Essas superfícies resultam em espectros de transmissão de banda estreitos da estrutura. Neste filtro, o espectro de transmissão será alterado. O pico de transmissão mudará para o intervalo infravermelho.
Uma câmera multiespectral com base em uma matriz de filtragem pode obter imagens multiespectrais de uma só vez, sem aumentar o tamanho ou o custo. Eles geralmente podem suportar vários canais de luz visíveis, infravermelhos próximos e de ondas curtas. Aplicado à agricultura, monitoramento ambiental, sensoriamento remoto e imagens de satélite. O número de filtros na matriz de filtro é limitado.
Tecnologia multiespectral da câmera
A visão humana é tricolor, o que significa que cada cor é um produto de sinais gerados por três tipos de receptores de luz. As células estão localizadas em nossa retina, que é uma função que limita nosso campo de visão a um espaço de cores tridimensionais. Como um telefone celular, ele permite expandir seu campo de visão para um espaço de cores de alta dimensão e contemplar todos os espaços ocultos. Uma maneira de conseguir isso é usar imagens multiespectrais. Este cubo contém muitas informações. A pergunta sobre a análise espectral de cada objeto é: como obtemos essa imagem de banda estreita?
Quando a luz passa por várias superfícies com revestimentos anti -reflexivos, ela reflete e interfere nas lacunas separadas. Essas superfícies resultam em espectros de transmissão de banda estreitos da estrutura. Neste filtro, o espectro de transmissão será alterado. O pico de transmissão mudará para o intervalo infravermelho.
Já em 1987, Melonson implementou esse princípio usando dispositivos MEMS. No entanto, os filtros atuais de Fabry Perot com base no MEMS são sua faixa ajustável é muito limitada e eles podem reduzir apenas a primeira e a terceira lacunas. Em terceiro lugar, o fenômeno puxador será ocupado. As imagens multiespectrais requerem filtros muito amplos que podem ajustar o alcance e a extração. Esse fenômeno pode ser evitado simplesmente dissociando dispositivos ópticos e MEMS.
Nesse design, temos um espelho móvel com um conjunto de eletrodos externos. A imagem abaixo é uma imagem física do filtro ajustável. Tem apenas 1,05 mm de espessura e consiste em três bolachas. Nesse conceito, quando aplicamos uma tensão de direção, a lacuna óptica não diminui mais, mas aumenta, e esse design pode alcançar a expansão do espaço de 6 vezes.
Esta câmera multiespectral compatível de baixo para cima para telefones celulares tem sido amplamente utilizada em inspeção agrícola, direção autônoma, automação industrial, reconhecimento facial, medicina etc. através do teste, pode operar normalmente em uma ampla gama de temperatura e pressão, excedendo em muito o Padrões de tolerância de telefones celulares.
