Τι είναι η τεχνολογία πολυφασματικής απεικόνισης
Πρόλογος.
Η πολυφασματική απεικόνιση είναι μια μέθοδος για την απόκτηση και ανάλυση εικόνων δεδομένων από διαφορετικές φασματικές ζώνες. Οι έγχρωμες εικόνες και οι πολυφασματικές εικόνες μπορούν να καταγράψουν πληροφορίες σε ένα ευρύ φάσμα, συμπεριλαμβανομένων των ορατών ζωνών αυτές οι διαφορετικές ζώνες αντιστοιχούν σε διαφορετικές περιοχές μήκους κύματος και μήκη κύματος. Τα υλικά αντικατοπτρίζουν, απορροφούν ή μεταδίδουν φως με διαφορετικούς τρόπους.
Οι πολυφασματικές κάμερες χρησιμοποιούν πολλαπλούς οπτικούς αισθητήρες ή φίλτρα για να διαχωρίσουν και να συλλάβουν το φως διαφορετικών μηκών κύματος. Ταυτόχρονα καταγράφουν εικόνες κάθε ζώνης μήκους κύματος, καθιστώντας την μια συσκευή κάμερας που καταγράφει φασματικές πληροφορίες σε διαφορετικά μήκη κύματος. Αυτό είναι διαφορετικό από τις κανονικές κάμερες RGB, οι οποίες μπορούν να συλλάβουν μόνο εικόνες στην ορατή φωτεινή ζώνη, ενώ οι πολυεθνικές κάμερες μια κάμερα μπορεί να τραβήξει ένα ευρύ φάσμα, που συνήθως περιλαμβάνει ορατό φως, υπέρυθρες και υπεριώδεις ζώνες. Οι πολυεστιακές κάμερες παρέχουν πλουσιότερες πληροφορίες από τις συνήθεις κάμερες RGB, καθιστώντας τις ιδιαίτερα κατάλληλες για πολλές εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένης της ταξινόμησης των γεωργικών προϊόντων, της επιθεώρησης των αγροτών, της ασφάλειας των τροφίμων, της περιβαλλοντικής παρακολούθησης κ.λπ.
Η ανάπτυξη πολυφασματικών φωτογραφικών μηχανών
Στη δεκαετία του 1960 προέκυψε μια νέα τεχνολογία ανίχνευσης, δηλαδή η τεχνολογία πολυφασματικής απεικόνισης. Παρέχετε ταυτόχρονα πληροφορίες σχετικά με τους στόχους σε διαφορετικές φασματικές ζώνες και συνδυάζοντας την τεχνολογία απεικόνισης με φασματοσκοπική τεχνολογία. Σχεδιάζοντας το οπτικό σύστημα.
Οι συνηθισμένες κάμερες αεροφωτογραφίας που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σύντομα μπορούν μόνο να φανταστούν μια συγκεκριμένη ενιαία φασματική ζώνη, αλλά δεν μπορούν να μεταφερθούν. Πληροφορίες στόχου. Η αναπτυγμένη πολυφασματική κάμερα μπορεί να εκτελέσει πολυφασματική και πολυφασματική απεικόνιση. Αυτή η μέθοδος βασίζεται κυρίως στο φαινόμενο φιλτραρίσματος του φίλτρου ιμάντα. Συνδυάζοντας τα φίλτρα, οι πληροφορίες φιλτράρονται από τους ίδιους στόχους σε διαφορετικές ζώνες συχνοτήτων μπορούν να ληφθούν ταυτόχρονα, επιτυγχάνοντας εικόνες σε ένα ευρύ φασματικό εύρος. Οι πολυφασματικές κάμερες μπορούν να χωριστούν σε δομή διαχωρισμού πρίσματος, δομή τροχού φίλτρου και δομή διαχωρισμού τροχού φίλτρου διαφοροποιημένες μεθόδους διαίρεσης.
Ταξινόμηση πολυφασματικών φωτογραφικών μηχανών
Φάσμα πρίσματος
Οι φασματικές πολυεθνικές κάμερες PRISM περιλαμβάνουν τυπικά ένα οπτικό σύστημα εισόδου που καθοδηγεί τα φώτα ατυχήματος που μπορεί να περιλαμβάνει φακούς ή άλλα οπτικά εξαρτήματα για να εστιάσουν το φως στο πρίσμα. Ο διαχωτής δέσμης Prism είναι το βασικό συστατικό. Μια κάμερα χρησιμοποιείται για τη διασπορά του φωτός ατυχημάτων σε φάσματα διαφορετικών μηκών κύματος. Συνήθως, μια κάμερα χρησιμοποιεί ένα ή περισσότερα πρίσματα, το καθένα που αντιστοιχεί σε μια ζώνη μήκους κύματος. Πολλαπλά πρίσματα μπορούν να συνδεθούν σε σειρά για να διασκορπιστούν πολλαπλές ζώνες μήκους κύματος. Διαχωρίζοντας το φως διαφορετικών μηκών κύματος μέσω ενός πρίσματος, το χωριστό φως εισέρχεται σε διαφορετικές περιοχές. Πολλές φασματικές εικόνες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για δειγματοληψία.
Η πολυφασματική απεικόνιση είναι μια μέθοδος για την απόκτηση και ανάλυση εικόνων δεδομένων από διαφορετικές φασματικές ζώνες. Οι έγχρωμες εικόνες και οι πολυφασματικές εικόνες μπορούν να καταγράψουν πληροφορίες σε ένα ευρύ φάσμα, συμπεριλαμβανομένων των ορατών ζωνών αυτές οι διαφορετικές ζώνες αντιστοιχούν σε διαφορετικές περιοχές μήκους κύματος και μήκη κύματος. Τα υλικά αντικατοπτρίζουν, απορροφούν ή μεταδίδουν φως με διαφορετικούς τρόπους.
Οι πολυφασματικές κάμερες χρησιμοποιούν πολλαπλούς οπτικούς αισθητήρες ή φίλτρα για να διαχωρίσουν και να συλλάβουν το φως διαφορετικών μηκών κύματος. Ταυτόχρονα καταγράφουν εικόνες κάθε ζώνης μήκους κύματος, καθιστώντας την μια συσκευή κάμερας που καταγράφει φασματικές πληροφορίες σε διαφορετικά μήκη κύματος. Αυτό είναι διαφορετικό από τις κανονικές κάμερες RGB, οι οποίες μπορούν να συλλάβουν μόνο εικόνες στην ορατή φωτεινή ζώνη, ενώ οι πολυεθνικές κάμερες μια κάμερα μπορεί να τραβήξει ένα ευρύ φάσμα, που συνήθως περιλαμβάνει ορατό φως, υπέρυθρες και υπεριώδεις ζώνες. Οι πολυεστιακές κάμερες παρέχουν πλουσιότερες πληροφορίες από τις συνήθεις κάμερες RGB, καθιστώντας τις ιδιαίτερα κατάλληλες για πολλές εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένης της ταξινόμησης των γεωργικών προϊόντων, της επιθεώρησης των αγροτών, της ασφάλειας των τροφίμων, της περιβαλλοντικής παρακολούθησης κ.λπ.
Η ανάπτυξη πολυφασματικών φωτογραφικών μηχανών
Στη δεκαετία του 1960 προέκυψε μια νέα τεχνολογία ανίχνευσης, δηλαδή η τεχνολογία πολυφασματικής απεικόνισης. Παρέχετε ταυτόχρονα πληροφορίες σχετικά με τους στόχους σε διαφορετικές φασματικές ζώνες και συνδυάζοντας την τεχνολογία απεικόνισης με φασματοσκοπική τεχνολογία. Σχεδιάζοντας το οπτικό σύστημα.
Οι συνηθισμένες κάμερες αεροφωτογραφίας που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σύντομα μπορούν μόνο να φανταστούν μια συγκεκριμένη ενιαία φασματική ζώνη, αλλά δεν μπορούν να μεταφερθούν. Πληροφορίες στόχου. Η αναπτυγμένη πολυφασματική κάμερα μπορεί να εκτελέσει πολυφασματική και πολυφασματική απεικόνιση. Αυτή η μέθοδος βασίζεται κυρίως στο φαινόμενο φιλτραρίσματος του φίλτρου ιμάντα. Συνδυάζοντας τα φίλτρα, οι πληροφορίες φιλτράρονται από τους ίδιους στόχους σε διαφορετικές ζώνες συχνοτήτων μπορούν να ληφθούν ταυτόχρονα, επιτυγχάνοντας εικόνες σε ένα ευρύ φασματικό εύρος. Οι πολυφασματικές κάμερες μπορούν να χωριστούν σε δομή διαχωρισμού πρίσματος, δομή τροχού φίλτρου και δομή διαχωρισμού τροχού φίλτρου διαφοροποιημένες μεθόδους διαίρεσης.
Ταξινόμηση πολυφασματικών φωτογραφικών μηχανών
Φάσμα πρίσματος
Οι φασματικές πολυεθνικές κάμερες PRISM περιλαμβάνουν τυπικά ένα οπτικό σύστημα εισόδου που καθοδηγεί τα φώτα ατυχήματος που μπορεί να περιλαμβάνει φακούς ή άλλα οπτικά εξαρτήματα για να εστιάσουν το φως στο πρίσμα. Ο διαχωτής δέσμης Prism είναι το βασικό συστατικό. Μια κάμερα χρησιμοποιείται για τη διασπορά του φωτός ατυχημάτων σε φάσματα διαφορετικών μηκών κύματος. Συνήθως, μια κάμερα χρησιμοποιεί ένα ή περισσότερα πρίσματα, το καθένα που αντιστοιχεί σε μια ζώνη μήκους κύματος. Πολλαπλά πρίσματα μπορούν να συνδεθούν σε σειρά για να διασκορπιστούν πολλαπλές ζώνες μήκους κύματος. Διαχωρίζοντας το φως διαφορετικών μηκών κύματος μέσω ενός πρίσματος, το χωριστό φως εισέρχεται σε διαφορετικές περιοχές. Πολλές φασματικές εικόνες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για δειγματοληψία.
Φόντα:
Υψηλός ρυθμός καρέ: πολύ σημαντικό για εφαρμογές με ανάλυση υψηλής θερμοκρασίας, όπως δυναμικές διαδικασίες παρακολούθησης
Πλήρης ανάλυση: ικανή να συλλάβει όλες τις ζώνες σε ένα εύρος συνεχούς μήκους κύματος
Χωρίς απώλεια: εργασία που βασίζεται στις αρχές της αντανάκλασης και της διασποράς, χωρίς να μειωθεί η ένταση του φωτός
Μειονεκτήματα:
Υψηλό κόστος: Το κόστος προσαρμογής των οπτικών εξαρτημάτων και των οπτικών διαδρομών είναι πολύ υψηλό.
Μεγάλο μέγεθος: Οι πολυεπιστημονικές κάμερες με βάση το Prism απαιτούν τυπικά πρίσματα και οπτικά εξαρτήματα για την κατασκευή της κάμερας πολύ μεγάλη
Τεχνολογία τροχού φίλτρου
Χρησιμοποιήστε περιστροφή φίλτρου για να αποκτήσετε φασματικές εικόνες πολλαπλών καναλιών. Αυτά τα φίλτρα βρίσκονται συνήθως σε αυτόν τον τροχό φίλτρου υποστηρίζει τυπικά τις ζώνες συχνοτήτων 8-12, οι οποίες αντιστοιχούν σε διαφορετικό φασματικό εύρος. Ένα από τα πλεονεκτήματα είναι ότι η φασματική ανάκλαση κάθε εικονοστοιχείου μπορεί να προσδιοριστεί με την επεξεργασία πολυφασματικών εικόνων που κάθε ζώνη συχνοτήτων έχει πλήρη χωρική ανάλυση, επιτρέποντας ταυτόχρονα τα προσαρμοσμένα φίλτρα και αντικαταστήστε σύμφωνα με συγκεκριμένες απαιτήσεις εφαρμογής. Ωστόσο, η κάμερα πρέπει να αλλάζει συνεχώς μεταξύ διαφορετικών ζωνών συχνοτήτων και η ταχύτητα της εικόνας είναι πολύ αργή. Ως εκ τούτου, είναι κατάλληλο μόνο για λήψη σταθερών στόχων.
Υψηλός ρυθμός καρέ: πολύ σημαντικό για εφαρμογές με ανάλυση υψηλής θερμοκρασίας, όπως δυναμικές διαδικασίες παρακολούθησης
Πλήρης ανάλυση: ικανή να συλλάβει όλες τις ζώνες σε ένα εύρος συνεχούς μήκους κύματος
Χωρίς απώλεια: εργασία που βασίζεται στις αρχές της αντανάκλασης και της διασποράς, χωρίς να μειωθεί η ένταση του φωτός
Μειονεκτήματα:
Υψηλό κόστος: Το κόστος προσαρμογής των οπτικών εξαρτημάτων και των οπτικών διαδρομών είναι πολύ υψηλό.
Μεγάλο μέγεθος: Οι πολυεπιστημονικές κάμερες με βάση το Prism απαιτούν τυπικά πρίσματα και οπτικά εξαρτήματα για την κατασκευή της κάμερας πολύ μεγάλη
Τεχνολογία τροχού φίλτρου
Χρησιμοποιήστε περιστροφή φίλτρου για να αποκτήσετε φασματικές εικόνες πολλαπλών καναλιών. Αυτά τα φίλτρα βρίσκονται συνήθως σε αυτόν τον τροχό φίλτρου υποστηρίζει τυπικά τις ζώνες συχνοτήτων 8-12, οι οποίες αντιστοιχούν σε διαφορετικό φασματικό εύρος. Ένα από τα πλεονεκτήματα είναι ότι η φασματική ανάκλαση κάθε εικονοστοιχείου μπορεί να προσδιοριστεί με την επεξεργασία πολυφασματικών εικόνων που κάθε ζώνη συχνοτήτων έχει πλήρη χωρική ανάλυση, επιτρέποντας ταυτόχρονα τα προσαρμοσμένα φίλτρα και αντικαταστήστε σύμφωνα με συγκεκριμένες απαιτήσεις εφαρμογής. Ωστόσο, η κάμερα πρέπει να αλλάζει συνεχώς μεταξύ διαφορετικών ζωνών συχνοτήτων και η ταχύτητα της εικόνας είναι πολύ αργή. Ως εκ τούτου, είναι κατάλληλο μόνο για λήψη σταθερών στόχων.
Διάταξη φίλτρου
Μια πολυφασματική κάμερα που βασίζεται σε μια συστοιχία φιλτραρίσματος μπορεί να αποκτήσει πολυφασματικές εικόνες σε μία βολή χωρίς να αυξήσει το μέγεθος ή το κόστος. Μπορούν τυπικά να υποστηρίζουν πολλαπλά κανάλια ορατού φωτός, κοντά στην υπέρυθρη ακτινοβολία και υπέρυθρο μικρού μήκους. Εφαρμόζεται στη γεωργία, την περιβαλλοντική παρακολούθηση, την τηλεπισκόπηση και τις δορυφορικές εικόνες. Ο αριθμός των φίλτρων στον πίνακα φίλτρων είναι περιορισμένος.
Τεχνολογία πολυφασματικής κάμερας
Το ανθρώπινο όραμα είναι το Tricolor, που σημαίνει ότι κάθε χρώμα είναι προϊόν σημάτων που παράγονται από τρεις τύπους δεκτών φωτός. Τα κύτταρα βρίσκονται στον αμφιβληστροειδή μας, η οποία είναι μια συνάρτηση που περιορίζει το οπτικό μας πεδίο σε τρισδιάστατο χώρο χρώματος. Όπως ένα κινητό τηλέφωνο, σας επιτρέπει να επεκτείνετε το οπτικό σας πεδίο σε ένα χώρο υψηλής διαστάσεων και να εξετάζετε όλους τους κρυμμένους χώρους. Ένας τρόπος για να επιτευχθεί αυτό είναι να χρησιμοποιήσετε πολυφασματικές εικόνες. Αυτός ο κύβος περιέχει πολλές πληροφορίες. Η ερώτηση σχετικά με τη φασματική ανάλυση κάθε αντικειμένου είναι, πώς μπορούμε να αποκτήσουμε αυτήν την εικόνα στενής ζώνης;
Όταν το φως περνάει μέσα από πολλαπλές επιφάνειες με αντιφλωτικές επικαλύψεις, θα αντικατοπτρίζει και θα παρεμβαίνει στα χωριστά κενά. Αυτές οι επιφάνειες οδηγούν σε φάσματα μετάδοσης στενής ζώνης της δομής. Σε αυτό το φίλτρο, το φάσμα μετάδοσης θα μετατοπιστεί. Η κορυφή της μετάδοσης θα μετατοπιστεί στο εύρος υπέρυθρης ακτινοβολίας.
Μια πολυφασματική κάμερα που βασίζεται σε μια συστοιχία φιλτραρίσματος μπορεί να αποκτήσει πολυφασματικές εικόνες σε μία βολή χωρίς να αυξήσει το μέγεθος ή το κόστος. Μπορούν τυπικά να υποστηρίζουν πολλαπλά κανάλια ορατού φωτός, κοντά στην υπέρυθρη ακτινοβολία και υπέρυθρο μικρού μήκους. Εφαρμόζεται στη γεωργία, την περιβαλλοντική παρακολούθηση, την τηλεπισκόπηση και τις δορυφορικές εικόνες. Ο αριθμός των φίλτρων στον πίνακα φίλτρων είναι περιορισμένος.
Τεχνολογία πολυφασματικής κάμερας
Το ανθρώπινο όραμα είναι το Tricolor, που σημαίνει ότι κάθε χρώμα είναι προϊόν σημάτων που παράγονται από τρεις τύπους δεκτών φωτός. Τα κύτταρα βρίσκονται στον αμφιβληστροειδή μας, η οποία είναι μια συνάρτηση που περιορίζει το οπτικό μας πεδίο σε τρισδιάστατο χώρο χρώματος. Όπως ένα κινητό τηλέφωνο, σας επιτρέπει να επεκτείνετε το οπτικό σας πεδίο σε ένα χώρο υψηλής διαστάσεων και να εξετάζετε όλους τους κρυμμένους χώρους. Ένας τρόπος για να επιτευχθεί αυτό είναι να χρησιμοποιήσετε πολυφασματικές εικόνες. Αυτός ο κύβος περιέχει πολλές πληροφορίες. Η ερώτηση σχετικά με τη φασματική ανάλυση κάθε αντικειμένου είναι, πώς μπορούμε να αποκτήσουμε αυτήν την εικόνα στενής ζώνης;
Όταν το φως περνάει μέσα από πολλαπλές επιφάνειες με αντιφλωτικές επικαλύψεις, θα αντικατοπτρίζει και θα παρεμβαίνει στα χωριστά κενά. Αυτές οι επιφάνειες οδηγούν σε φάσματα μετάδοσης στενής ζώνης της δομής. Σε αυτό το φίλτρο, το φάσμα μετάδοσης θα μετατοπιστεί. Η κορυφή της μετάδοσης θα μετατοπιστεί στο εύρος υπέρυθρης ακτινοβολίας.
Ήδη από το 1987, η Melonson εφάρμοσε αυτήν την αρχή χρησιμοποιώντας συσκευές MEMS. Ωστόσο, τα τρέχοντα φίλτρα Fabry Perot με βάση το MEMS είναι το συντονισμένο εύρος τους είναι πολύ περιορισμένο και μπορούν να μειώσουν μόνο το πρώτο και το τρίτο κενό. Τρίτον, το φαινόμενο έλξης θα καταληφθεί. Οι πολυεστιακές εικόνες απαιτούν πολύ ευρεία φίλτρα που μπορούν να προσαρμόσουν το εύρος και το τράβηγμα. Αυτό το φαινόμενο μπορεί να αποφευχθεί με απλή αποσύνδεση οπτικών και συσκευών MEMS.
Σε αυτό το σχέδιο, έχουμε έναν κινητό καθρέφτη με ένα σύνολο εξωτερικών ηλεκτροδίων. Η παρακάτω εικόνα είναι μια φυσική εικόνα του συντονισμένου φίλτρου. Έχει πάχος μόνο 1,05 mm και αποτελείται από τρεις γκοφρέτες. Σε αυτή την έννοια, όταν εφαρμόζουμε μια τάση οδήγησης, το οπτικό κενό δεν μειώνεται πλέον, αλλά αυξάνεται και αυτός ο σχεδιασμός μπορεί να επιτύχει την επέκταση του χάσματος 6 φορές.
Αυτή η συμβατή με βάση τα προς τα πάνω χρησιμοποιείται ευρέως σε γεωργική επιθεώρηση, αυτόνομη οδήγηση, βιομηχανική αυτοματοποίηση, αναγνώριση προσώπου, φάρμακο κλπ. Μέσω των δοκιμών, μπορεί να λειτουργήσει κανονικά σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασίας και πίεσης, υπερβλή Πρότυπα ανοχής των κινητών τηλεφώνων.
