購買高光譜相機(jī)時(shí)的主要考慮因素有哪些？

易于設(shè)置(系統(tǒng)集成)

使用高光譜相機(jī)比使用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器視覺相機(jī)要復(fù)雜得多。 為了安裝和集成高光譜成像系統(tǒng)的不同組件，擁有良好的專業(yè)知識(shí)非常重要，這些知識(shí)不僅僅關(guān)于相機(jī)，還包括涉及光源的校準(zhǔn)程序、被檢驗(yàn)對(duì)象的性質(zhì)，以及在處理數(shù)據(jù)和校正圖像數(shù)據(jù)時(shí)出現(xiàn)的瓶頸。整個(gè)系統(tǒng)的集成可能不像高光譜系統(tǒng)那樣復(fù)雜，但這實(shí)際上取決于用戶希望使用高光譜相機(jī)完成什么任務(wù)。

速度和分辨率

工業(yè)檢驗(yàn)程序要求高吞吐量。許多高光譜系統(tǒng)的讀出架構(gòu)和結(jié)構(gòu)都受到速度的限制。速度取決于波長(zhǎng)通道的數(shù)量、使用的高光譜技術(shù)的類型和接口。光譜波段的數(shù)量越高，就越難以捕獲高速應(yīng)用所需的光量。空間分辨率對(duì)于高光譜相機(jī)也是一個(gè)挑戰(zhàn)，特別是在檢驗(yàn)微小物體時(shí)。基于快照馬賽克傳感器的相機(jī)使用插值來根據(jù)單個(gè)像素值估計(jì)缺失的空間信息，但這種方法在檢驗(yàn)較小的缺陷尺寸時(shí)不是很準(zhǔn)確。每個(gè)應(yīng)用可能需要在可能的高光譜通道數(shù)量和可達(dá)到的速度和分辨率之間進(jìn)行不同的權(quán)衡。

光譜波段數(shù)

一個(gè)應(yīng)用所需的光譜波段數(shù)量實(shí)際上取決于要檢驗(yàn)的對(duì)象的性質(zhì)、所需的檢驗(yàn)精度，以及使用額外的光譜估計(jì)技術(shù)在圖像處理方面可以達(dá)到的精度。在一些應(yīng)用中，如紅色邊緣檢測(cè)或NDVI分析，我們清楚地知道，從農(nóng)作物中捕獲所需數(shù)據(jù)時(shí)需要紅色和NIR區(qū)域的哪些波段。這也適用于光譜數(shù)據(jù)為人熟知的塑料和有機(jī)材料。另一個(gè)例子是ICG吸收和熒光緩解帶已知的熒光內(nèi)窺鏡檢查。在這種情況下，可能不需要超越有限數(shù)量的波段。然而，也有一些應(yīng)用涉及到要檢驗(yàn)的不同材料的混合，或需要多個(gè)光譜波段來準(zhǔn)確識(shí)別特定的波段，或基于高光譜成像的光譜顏色測(cè)量應(yīng)用。這類應(yīng)用需要相對(duì)較多的光譜波段。

靈活性

靈活或可擴(kuò)展的高光譜系統(tǒng)主要適用于在同一臺(tái)設(shè)備上檢驗(yàn)不同類型材料的應(yīng)用。靈活性允許用戶根據(jù)應(yīng)用的需求調(diào)整高光譜成像系統(tǒng)。這種靈活性主要取決于所需的光譜波段的數(shù)量，這確實(shí)會(huì)提高或降低成像系統(tǒng)的速度。某些系統(tǒng)的靈活性也意味著較低的穩(wěn)固性，因?yàn)榭赡苄枰鼡Q正在更改或移動(dòng)的部件(例如，在濾光輪方法中，濾光輪可以很容易地進(jìn)行更換，但它在系統(tǒng)中添加了一個(gè)移動(dòng)組件，而這會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)固性)。另一方面，有些相機(jī)在制造時(shí)具有靈活性，但制造完成后就不具有靈活性了。多傳感器棱鏡式相機(jī)在制造過程中具有靈活性，可以根據(jù)硬二向色涂層和基本棱鏡參數(shù)來選擇相機(jī)所需的光譜響應(yīng)。然而，一旦棱鏡式傳感器組裝完成后，就無法對(duì)其進(jìn)行更改。基于快照馬賽克傳感器的相機(jī)具有相同的邏輯。高光譜濾波陣列固定在傳感器上后，就不能在檢驗(yàn)過程中更換或修改。

處理高光譜數(shù)據(jù)立方體和數(shù)據(jù)流

數(shù)據(jù)立方體。雖然其復(fù)雜性遠(yuǎn)低于高光譜數(shù)據(jù)立方體(高光譜數(shù)據(jù)立方體每像素可以有數(shù)以百計(jì)的光譜)，但它比處理傳統(tǒng)的RGB相機(jī)系統(tǒng)要復(fù)雜得多。系統(tǒng)架構(gòu)必須具備正確處理、過濾和解讀高光譜數(shù)據(jù)的能力。光譜通道的數(shù)量越少，此過程就越簡(jiǎn)單。第二個(gè)挑戰(zhàn)可能來自用于處理從相機(jī)到處理站的數(shù)據(jù)流的方法。在使用多流的情況下，它的優(yōu)點(diǎn)是可以獨(dú)立控制單獨(dú)的數(shù)據(jù)流，而挑戰(zhàn)則是如何在應(yīng)用軟件上對(duì)此進(jìn)行有效管理。處理多流要求軟件架構(gòu)能夠同時(shí)處理兩個(gè)或多個(gè)流。僅為單流設(shè)計(jì)的軟件需要設(shè)備發(fā)送單幀或同時(shí)全部可用的復(fù)合有效載荷。 因此，對(duì)于單幀和復(fù)合有效載荷，用戶可以調(diào)用單個(gè)函數(shù)并從一個(gè)流獲取圖像。然而，也有一些平臺(tái)可以使用只讀模式打開相機(jī)設(shè)備第二次或第三次，并處理多個(gè)數(shù)據(jù)流。

高光譜相機(jī)成本

在做任何決策時(shí)，成本始終是非常重要的驅(qū)動(dòng)因素。 與高度專業(yè)化和體積龐大的系統(tǒng)相比，批量生產(chǎn)且方便使用的緊湊型相機(jī)成本更低。成本還受到需要執(zhí)行的檢驗(yàn)任務(wù)的影響。與研究、高科技或科學(xué)成像領(lǐng)域中的應(yīng)用相比，終端消費(fèi)者或接近終端消費(fèi)者驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用(如食品和農(nóng)業(yè)檢驗(yàn))對(duì)價(jià)格更敏感。如今，高端高光譜成像系統(tǒng)的起價(jià)約為每部相機(jī)幾十萬元。對(duì)于批量生產(chǎn)的高光譜相機(jī)，只有其價(jià)格遠(yuǎn)低于十萬元時(shí)，才具有真正的商業(yè)吸引力。基于高光譜相機(jī)比其他方法(例如，多傳感器棱鏡式相機(jī)或基于多光譜陣列的相機(jī))更加昂貴。同樣重要的是，必須根據(jù)高光譜成像能夠解決或簡(jiǎn)化現(xiàn)有成像問題的價(jià)值來衡量和推動(dòng)成本討論。