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【光电智造】短波红外（SWIR）成像在不同应用场合中的应用

今日光电 2023-04-02 18:01
今日光电
       有人说，20世纪是电的世纪，21世纪是光的世纪；知光解电，再小的个体都可以被赋能。欢迎来到今日光电！



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Abstract

摘要


短波红外（SWIR）热像仪可以将视觉扩展到肉眼通常看不见的波段和其他类型的热成像。这些近红外和短波红外图像以清晰、逼真的形式揭示细节。

左边的图像是在满月之夜日落后2小时拍摄的，距离为250m。可见光图像是使用佳能5D Mark iii和115mm f/4.5镜头拍摄的，曝光强制为1/30秒，ISO 12800。
右边的图像是在满月之夜日落后2小时在250m范围内拍摄的。上面的SWIR图像是使用高清1280x1024 JSX相机拍摄的。图像是使用50mm f/1.4 SWIR优化镜头拍摄的，曝光设置为1/30秒。由于夜空的环境辐照度，高增益SWIR相机能够在可见光图像上产生清晰的夜间图像。

短波红外InGaAs相机具有穿越雨水，雾霾，烟雾和其他遮蔽物拍照的能力。无法检测到左侧的可见图像。然而，SWIR相机能够通过大气遮蔽物来确定其背后的原因。右边的图像是在黄昏前的傍晚拍摄的，距离地面约150英尺。这里显示的酒店距离相机约1.5英里。

波长较长的光更容易穿过大气遮蔽物，如灰尘、雾霾和烟雾。由于SWIR波段的波长比可见光长，SWIR摄像机能够对轻烟后面的场景进行成像，如右侧的森林火灾图像所示。

左图：热像仪检测温度对比。因为游泳者的温度与水相似，所以他们很容易与背景融为一体。这称为热交叉。
右图：SWIR相机检测的反射光类似于可见光相机。由于SWIR光在水中的高吸收率，SWIR图像中显示的游泳者表现出高图像对比度，使其更容易被检测。

左边的可见光图像是一个戴着人造面部毛发的演员，可见光相机几乎无法检测到。SWIR图像（右）轻松击败了演员所穿的伪装。人的头发和天然织物（如棉花）在SWIR中具有高度反射性。请注意，在SWIR图像中，演员的自然头发与伪装中佩戴的人造面部毛发相遇。进一步注意演员的黑色西装和衬衫在 SWIR 中显示为白色。

左图：在近乎无月的夜晚，从关闭前灯的车辆上拍摄的可见图像。
右图：使用人眼无法检测到的SWIR照明器拍摄同一场景的SWIR图像。传感器 无限SWIR摄像头可以配备到车辆平台上，以在完全黑暗的情况下增强驾驶员的视力。

左图：使用长波红外（LWIR）成像仪的玻璃窗热图像。

右图：同一场景的SWIR图像。SWIR光与类似于可见光的物体相互作用，因此通过玻璃窗产生熟悉的图像。请注意，停车场中的汽车具有类似于可见光摄像头产生的阴影。

左图：用手机摄像头拍摄的水塔的可见图像。
右图：同一场景的 SWIR 图像。SWIR相机比可见光相机检测波长更长的光，使水塔上的各种油漆层出现在SWIR图像中。

左图：用手机摄像头拍摄的商业建筑内墙的可见图像。
右图：维护和维修工作对住宅和商业建筑业主来说成本很高。每个内部和外部墙都可以在油漆表面下方包含有价值的信息。使用红外检测摄像机快速识别螺柱和结构元素以及有关电气、HVAC、水和安全系统的详细信息 发现隐藏的水分模式，在潜在的管道或外部泄漏蔓延之前识别它们。

左图：人眼的SWIR直接图像特写显示了捕获的细节水平。角膜的透明度很好地延伸到SWIR波段，再加上减少的组织散射，改善了比可见光相机捕获的精细细节。这种精细的结构是个体的唯一标识符，因此在可见光中获取的生物特征匹配算法和数据库应完全适用于SWIR图像。这为捕获虹膜图像开辟了新的灵活性。最重要的是，SWIR提供了使用受控光源远距离捕获虹膜图像的能力，这些光源对人眼安全且基本上无法检测到，因为它们甚至不会触发虹膜闭合。SWIR提供了捕捉虹膜图像的独特功能，即使个人戴着普通眼镜甚至太阳镜。

右图：视网膜血管网络的面部视图。神经纤维层和神经节细胞层中的血管为红色，内丛状层为绿色，外丛状层为蓝色。跨越不同层的大血管。

左图：视网膜的宽视场高速SD-OCT图像显示了视网膜和脉络膜（视网膜下方的血管层）的结构细节。这些图像有助于诊断、监测和治疗眼部疾病，如青光眼、黄斑变性和糖尿病视网膜病变。
右图：称为脉络膜的视网膜血管网络的高速SD-OCT面部地图。这说明了眼部诊断的新水平，称为OCT血管造影，可以测量血流量以确定组织健康。在上图中，视网膜神经纤维层和神经节细胞层中的血管为红色，内部丛状层中的血管为绿色，外丛状层中的血管为蓝色。

左图：从角膜顶部到晶状体底部的眼睛前部的高速SD-OCT图像。这片3D图像捕获有助于眼科医生在Lasic或晶状体置换手术前评估角膜和晶状体，并评估角膜和虹膜之间角度导致青光眼的可能性。
右图：整个OCT体积的3D体积渲染，说明了高速SD-OCT在一次捕获中映射整个眼睛后部的能力。

左图：苹果的可见和SWIR图像。SWIR光在水中具有很高的吸收率，使得苹果的瘀伤部分很容易在SWIR中检测到。
右图：苹果的可见和SWIR图像。SWIR光在水中具有很高的吸收率，使得苹果的瘀伤部分很容易在SWIR中检测到。

SWIR热像仪可以检测到类似于在热玻璃检测中观察到的高温。使用SWIR相机，将热酒杯假色，以显示玻璃杯加热区域的均匀度。此外，SWIR光穿过玻璃，如酒杯后面的名片所示。

左图：2016年6月15日印第安纳州黎巴嫩附近可见的雷暴云基地。
右图：2016年6月15日，印第安纳州黎巴嫩附近的SWIR雷暴云基地，在SWIR图像中显示了更高的动态范围和增强的云纹理细节。

文章源自Sensors Unlimited  

转自：红外芯闻


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来源： 新机器视觉


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