序文。


マルチスペクトルイメージングは​​、異なるスペクトルバンドからデータの画像を取得および分析する方法です。カラー画像とマルチスペクトル画像は、目に見えるバンドを含む幅広いスペクトルで情報をキャプチャできます。これらの異なるバンドは、異なる波長範囲と波長に対応しています。材料は、さまざまな方法で光を反映、吸収、または送信します。


マルチスペクトルカメラは、複数の光学センサーまたはフィルターを使用して、異なる波長の光を分離およびキャプチャします。同時に、各波長帯の画像をキャプチャして、異なる波長範囲でスペクトル情報をキャプチャするカメラデバイスになります。これは、可視光帯域の画像のみをキャプチャできる通常のRGBカメラとは異なりますが、カメラは通常、可視光、赤外線、紫外線を含む幅広いスペクトルをキャプチャできます。マルチスペクトルカメラは、通常のRGBカメラよりも豊富な情報を提供し、農産物分類、農場検査、食品安全、環境監視など、多くのアプリケーション地域に特に適しています。


マルチスペクトルカメラの開発


1960年代には、新しい検出技術、すなわちマルチスペクトルイメージング技術が登場しました。同時に、異なるスペクトルバンドのターゲットに関する情報を提供し、イメージングテクノロジーと分光技術を組み合わせます。光システムを設計することにより。


すぐに使用できる普通の空中フィルムカメラは、特定の単一スペクトルバンドのみを想像できますが、持ち運ぶことはできません。ターゲット情報。開発されたマルチスペクトルカメラは、マルチスペクトルおよびマルチスペクトルイメージングを実行できます。この方法は、主にベルトフィルターのフィルタリング効果に依存しています。フィルターを組み合わせることにより、情報は異なる周波数帯域で同じターゲットによってフィルタリングされ、同時に受信でき、広いスペクトル範囲で画像を達成できます。マルチスペクトルカメラは、プリズム分離構造、フィルターホイール構造、フィルターホイール分離構造分化した分割方法に分割できます。



マルチスペクトルカメラの分類


プリズムスペクトル

プリズムスペクトルマルチスペクトルカメラには、通常、レンズまたは他の光学コンポーネントがプリズムに光を焦点を合わせて、事故ライトを導く入力光学システムが含まれます。プリズムビームスプリッターはコアコンポーネントです。カメラは、事故光を異なる波長のスペクトルに分散させるために使用されます。通常、カメラは1つ以上のプリズムを使用し、それぞれが波長帯に対応しています。複数のプリズムを直列に接続して、複数の波長帯域を分散させることができます。プリズムを通して異なる波長の光を分離することにより、分離された光は異なる領域に入ります。マルチスペクトル画像をサンプリングに使用できます。

利点：

高フレームレート：動的プロセスの監視など、高温解像度のアプリケーションにとって非常に重要

フル解像度：連続波長範囲内ですべてのバンドをキャプチャできる

損失なし：光の強度を減らすことなく、反射と分散の原則に基づく作業


短所：

高コスト：光学コンポーネントと光パスを調整するコストは非常に高くなっています。

大きいサイズ：プリズムベースのマルチスペクトルカメラは、通常、カメラを製造するために大規模なプリズムと光学コンポーネントが必要です


フィルターホイールテクノロジー


フィルター回転を使用して、マルチチャネルスペクトル画像を取得します。これらのフィルターは通常、このフィルターホイールに配置され、通常は8〜12の周波数帯域をサポートし、それぞれが異なるスペクトル範囲に対応します。利点の1つは、各ピクセルのスペクトル反射率が、各周波数帯域が完全に空間解像度を持っている一方で、カスタムフィルターを許可し、特定のアプリケーション要件に従って置き換えることで決定できることです。ただし、カメラは異なる周波数帯域間で継続的に切り替える必要があり、画像速度は非常に遅いです。したがって、固定ターゲットの撮影にのみ適しています。

フィルター配列


フィルタリングアレイに基づいたマルチスペクトルカメラは、サイズやコストを増やすことなく、ワンショットでマルチスペクトル画像を取得できます。通常、目に見える複数の光チャネル、近赤外、および短波赤外線をサポートできます。農業、環境監視、リモートセンシング、衛星画像に適用されます。フィルターアレイのフィルターの数は限られています。



マルチスペクトルカメラテクノロジー


人間の視力はトリコロールです。つまり、各色は3種類のライトレシーバーによって生成される信号の産物です。セルは私たちの網膜にあります。これは、私たちの視野を3次元の色空間に制限する関数です。携帯電話のように、自分の視野を高次元の色空間に拡張し、すべての隠れたスペースを熟考することができます。これを達成する1つの方法は、マルチスペクトル画像を使用することです。このキューブには多くの情報が含まれています。各オブジェクトのスペクトル分析に関する質問は、この狭帯域画像をどのように取得するかということです。


ライトが反射性コーティングで複数の表面を通過すると、それは分離されたギャップを反射して干渉します。これらの表面は、構造の狭い帯域透過スペクトルをもたらします。このフィルターでは、透過スペクトルがシフトします。トランスミッションピークは赤外線範囲にシフトします。

早くも1987年、MelonsonはMEMSデバイスを使用してこの原則を実装しました。ただし、MEMSに基づいた現在のFabry Perotフィルターは、調整可能な範囲が非常に限られており、1番目と3番目のギャップを減らすことしかできません。第三に、引っ張り現象が占有されます。マルチスペクトル画像には、範囲を調整して引っ張ることができる非常にワイドフィルターが必要です。この現象は、光学デバイスとMEMSデバイスを単純に切り離すことで回避できます。

この設計では、外部電極のセットを備えた可動ミラーがあります。下の写真は、調整可能なフィルターの物理的な写真です。厚さはわずか1.05mmで、3つのウェーハで構成されています。この概念では、駆動電圧を適用すると、光学ギャップは減少せず、増加します。

携帯電話用のこのボトムアップ互換性のあるマルチスペクトルカメラは、農業検査、自律運転、産業自動化、顔認識、薬などで広く使用されています。テストを通じて、広範囲の温度と圧力で正常に動作し、はるかに超えて動作します。携帯電話の許容基準。