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高光譜龄坪,你到底看到了多少樣品昭雌?

發(fā)布時(shí)間:2021-04-02 16:21:06 瀏覽量:4621 作者:Lucian

摘要

在推掃式高光譜中,整個(gè)樣品或場(chǎng)景并不能一下子全部看到健田,而只能看到一條細(xì)線烛卧。需要移動(dòng)才能對(duì)整個(gè)物體進(jìn)行成像,例如妓局,一個(gè)傳

送帶或無人機(jī)总放。然而,我們可能還是想知道有多少樣品好爬、場(chǎng)景或目標(biāo)被傳感器看到局雄。

正文


用于工業(yè)環(huán)境或機(jī)載平臺(tái)(UAV或飛機(jī))的高光譜相機(jī)通常是以推掃的方式工作哎榴。這些相機(jī),例如Specim Ones僵蛛,都遵循以下同樣的方

法:
? 一個(gè)前置鏡頭尚蝌,用來定義視場(chǎng)

? 入口狹縫充尉,使傳感器一次只能看到目標(biāo)物體的一條線飘言。

? 色散光學(xué)組件,使進(jìn)入系統(tǒng)的細(xì)束光分光擴(kuò)散到最后的主要部件上驼侠。

? 矩陣探測(cè)器姿鸿。

在這樣的配置下,整個(gè)樣品或場(chǎng)并不能一下子全部看到倒源,而只能看到一條細(xì)線苛预。需要移動(dòng)才能對(duì)整個(gè)物體進(jìn)行成像,例如笋熬,一個(gè)傳送

帶或無人機(jī)热某。然而,我們可能還是想知道有多少樣品、場(chǎng)景或目標(biāo)被傳感器看到昔馋。


傳感器有效探測(cè)的內(nèi)容取決于以下幾個(gè)參數(shù):

? 相機(jī)的幀頻

? 移動(dòng)的速度

? 積分時(shí)間

? 相機(jī)的狹縫寬度

? 前置物鏡

? 測(cè)量距離

為了充分理解這一點(diǎn)筹吐,讓我們看圖1,并以一個(gè)具體的例子:將一個(gè)specim FX17高光譜相機(jī)放置在1m寬的傳送帶上秘遏,以2m/s的速度對(duì)

塑料薄片進(jìn)行分類丘薛。


 
(圖1)探測(cè)器根本看不到的區(qū)域


1、作為第一步邦危,我們將假設(shè)用戶想要保證圖片正確的長(zhǎng)寬比洋侨,即一個(gè)圓形的物體成像也為圓形。由于FX17高光譜相機(jī)測(cè)量光譜大于

640像素每條視線倦蚪,每個(gè)像素覆蓋了傳送帶的1000 / 640 = 1.56毫米希坚。相機(jī)的幀頻需要設(shè)置為1282幀/秒才能得到“正方形”像素。這在

FX17上是可以做到的审丘,通過減少光譜波段的數(shù)量吏够,例如勾给,通過測(cè)量112個(gè)波段的光譜(而900 - 1700 nm的整個(gè)范圍將需要224個(gè)波段)滩报。


2、當(dāng)把相機(jī)設(shè)置為1282幀/s時(shí)播急,每隔0.78毫秒就會(huì)獲得一個(gè)新的行(幀)脓钾。在此期間,傳送帶移動(dòng)了1.56毫米桩警,這對(duì)用戶保持長(zhǎng)寬比是

有意義的可训。然而,這里最重要的是在相機(jī)在積分時(shí)間內(nèi)有效地拍攝數(shù)據(jù)時(shí)傳送帶的傳送距離捶枢。在1282幀/s下工作的最大積分時(shí)間大約

是0.5毫秒握截。這意味著在這段時(shí)間內(nèi),傳送帶將拍攝超過1毫米的數(shù)據(jù)烂叔。因此谨胞,在圖1中,A = 1 mm蒜鸡。


3胯努、FX17默認(rèn)用的是38度前置物鏡,需放置在距傳送帶1.45米處;從這個(gè)距離逢防,相機(jī)探測(cè)到的線的寬度是3.48毫米叶沛。


此時(shí)處在縫的寬度比A大很多的配置中,圖1將變成如下:


 


可以看到忘朝,由于縫的寬度很大灰署,兩個(gè)連續(xù)的幀相互重疊。即使獲得的幀的速度是原來的兩倍(在例子中是641幀),長(zhǎng)寬比也不會(huì)再保持

了(一個(gè)圓形的物體會(huì)被成像為一個(gè)橢圓形)氓侧。但是脊另,我們還是可以得到了完整的圖像樣本。


觀察狹縫圖像的寬度與在積分時(shí)間內(nèi)傳送帶運(yùn)行的距離约巷,每幀之間傳送帶運(yùn)行的的距離可達(dá)4.48 mm偎痛,導(dǎo)致樣品完整成像的幀頻為446 

fps。如果幀頻降低独郎,兩個(gè)連續(xù)的幀不再重疊踩麦,部分樣本將不會(huì)被捕獲


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