Сравнение гиперспектральных камер Specim и RGB камер
Производители систем машинного зрения широко используют RGB (Red-Green-Blue) камеры. Они подходят для определения характеристик объектов на основе их формы и цвета. Поскольку доступны только три видимых диапазона, идентификационная способность данного метода минимальна.
Гиперспектральная технология визуализации может быть использована в более сложных системах: измерение объектов или действий путем записи сотен полос в широком спектральном диапазоне. Эти полосы являются смежными и не ограничиваются только видимой частью спектра.
Гиперспектральная визуализация (ГСВ) предоставляет пользователям большой объем информации, позволяя идентифицировать исследуемые материалы на основе их химического состава, а не только их размера, формы и цвета. Каждый материал имеет свой уникальный состав и поэтому по-своему реагирует на электромагнитный спектр. Камеры ГСВ считывают эту особую реакцию и, в свою очередь, используют ее в качестве характерного признака для идентификации объекта, точно так же, как используют отпечаток пальца для идентификации человека.
Рисунок 1: VNIR-спектр миндаля (камера Specim FX10; красный) и скорлупы (камера Specim FX10; фиолетовый). Компоненты RGB миндаля (темно-синий) и скорлупы (голубой). Измеренные полосы спектра камеры RGB представлены соответствующими вертикальными линиями.
На приведенном выше рисунке (рис. 1) показаны спектральных кривые, полученные с RGB-камеры в сравнении с гиперспектральной камерой. Гиперспектральная камера Specim FX10 измеряет полный вид спектральных кривых, благодаря этому она может точно определить различия между миндалем и скорлупой независимо от их цвета.
В этом примере спектральные линии при 930 нм имеют характерное отличие, обусловленное ореховым маслом, данный отличительный признак обеспечивает точную сортировку. Спектральная картина камеры RGB ограничена тремя цветовыми полосами, полностью пропуская лишь наиболее подходящий критерий сортировки.
В дополнение к повышенной чувствительности в ближней инфракрасной (NIR) области спектра, сотни полос, измеряемые Specim FX10, обеспечивают более точное отображение цветных изображений, чем одно, представленное всего тремя полосами RGB-камеры (рис.2). Гиперспектральные камеры за пределами видимого спектрального диапазона, такие как Specim FX17, охватывают ближний ИК-диапазон от 900 до 1700 нм. Эти камеры предлагают расширенные спектральные данные, подходящие для более надежных моделей (в зависимости от применения). Как показано на рис. 2, камера Specim FX17 была бы лучшим измерительным прибором для сортировки миндаля и фисташек от их скорлупы и посторонних примесей, превосходя по производительности модель на основе RGB. Важно отметить, что для другого применения могут потребоваться гиперспектральные камеры с чувствительностью в коротковолновом ИК-диапазоне (SWIR, 1700-2500 нм), средневолновом ИК-диапазоне (MWIR, 2,7-5,3 мкм) или длинноволновом ИК-диапазоне (LWIR).
Рисунок 2: Спектральные картины на основе данных с камеры RGB, FX10 и FX17. Фисташки и орехи имеют зеленый цвет, скорлупа - синий, а древесина - желтый
Системы машинного зрения обычно объединяют несколько сенсоров, которые дополняют друг друга. В приведенной ниже таблице показаны преимущества гиперспектральной визуализации по сравнению с другими обычно используемыми методами.
Таблица 1: зеленый = хорошо, оранжевый = плохо, красный = нерелевантно
