پیشگفتار


تصویربرداری چند طیفی روشی برای به دست آوردن و تجزیه و تحلیل تصاویر از داده های باندهای مختلف طیفی است. تصاویر رنگی و تصاویر چند طیفی می توانند اطلاعات را در طیف گسترده ای ضبط کنند ، از جمله باند های قابل مشاهده این باند های مختلف با دامنه های مختلف طول موج و طول موج مطابقت دارند. مواد به روش های مختلف بازتاب ، جذب یا انتقال نور را نشان می دهند.


دوربین های چند طیفی از چندین سنسور یا فیلترهای نوری برای جدا کردن و ضبط نور از طول موج های مختلف استفاده می کنند. به طور همزمان تصاویر هر باند طول موج را ضبط کنید و آن را به یک دستگاه دوربین تبدیل کنید که اطلاعات طیفی را در محدوده طول موج های مختلف ضبط می کند. این با دوربین های معمولی RGB متفاوت است ، که فقط می توانند تصاویر را در باند نور مرئی ضبط کنند ، در حالی که دوربین های چند قطبی یک دوربین می تواند طیف گسترده ای را ضبط کند ، به طور معمول از جمله نورهای قابل مشاهده ، مادون قرمز و باندهای ماوراء بنفش. دوربین های چند طیفی اطلاعات غنی تری نسبت به دوربین های معمولی RGB ارائه می دهند ، و آنها را برای بسیاری از برنامه های کاربردی از جمله طبقه بندی محصولات کشاورزی ، بازرسی مزرعه ، ایمنی مواد غذایی ، نظارت بر محیط زیست و غیره مناسب می کند.


توسعه دوربین های چند طیفی


در دهه 1960 ، یک فناوری تشخیص جدید پدیدار شد ، یعنی فناوری تصویربرداری چند طیفی. به طور همزمان اطلاعات در مورد اهداف در باندهای مختلف طیفی و ترکیب فناوری تصویربرداری با فناوری طیف سنجی. با طراحی سیستم نوری.


دوربین های فیلم هوایی معمولی که به زودی قابل استفاده هستند ، فقط می توانند یک باند طیف خاص خاص را تصور کنند ، اما نمی توان آنها را حمل کرد. اطلاعات هدف دوربین چند طیفی توسعه یافته می تواند تصویربرداری چند طیفی و چند طیفی را انجام دهد. این روش عمدتاً به اثر فیلتر فیلتر کمربند متکی است. با ترکیب فیلترها ، اطلاعات توسط همان اهداف در باندهای فرکانس مختلف فیلتر می شوند و می توانند به طور همزمان دریافت شوند و به تصاویر در یک محدوده طیفی وسیع دست یابند. دوربین های چند طیفی را می توان به ساختار جداسازی منشور ، ساختار چرخ فیلتر و ساختار جداسازی چرخ فیلتر از روشهای تقسیم متمایز تقسیم کرد.



طبقه بندی دوربین های چند طیفی


طیف منشور

دوربین های چند قطبی طیفی منشور به طور معمول شامل یک سیستم نوری ورودی است که چراغ های تصادف را راهنمایی می کند که ممکن است شامل لنزها یا سایر اجزای نوری باشد تا نور را روی منشور متمرکز کند. شکاف پرتوی منشور جزء اصلی است. از دوربین برای پراکندگی نور تصادف در طیف های طول موج های مختلف استفاده می شود. به طور معمول ، یک دوربین از یک یا چند منشور استفاده می کند که هر کدام مربوط به یک باند طول موج است. منشور چندگانه را می توان به صورت سری برای پراکندگی چندین باند طول موج متصل کرد. با جدا کردن نور از طول موج های مختلف از طریق منشور ، نور جدا شده وارد مناطق مختلف می شود. برای نمونه گیری از تصاویر چند طیفی می توان استفاده کرد.

مزایای:

نرخ فریم بالا: برای برنامه های دارای وضوح دمای بالا ، مانند نظارت بر فرآیندهای پویا بسیار مهم است

وضوح کامل: قادر به ضبط همه باندها در یک محدوده طول موج مداوم

بدون ضرر: کار بر اساس اصول بازتاب و پراکندگی ، بدون کاهش شدت نور


مضرات:

هزینه بالا: هزینه تنظیم اجزای نوری و مسیرهای نوری بسیار زیاد است.

اندازه بزرگ: دوربین های چند قطبی مبتنی بر منشور به طور معمول به منشور بزرگ و اجزای نوری برای تولید دوربین خیلی بزرگ نیاز دارند


فناوری چرخ فیلتر


برای به دست آوردن تصاویر طیفی چند کانال از چرخش فیلتر استفاده کنید. این فیلترها به طور معمول در این چرخ فیلتر قرار دارند که به طور معمول از باند فرکانس 8-12 پشتیبانی می کند ، هر کدام مربوط به دامنه طیفی متفاوت است. یکی از مزایا این است که بازتاب طیفی هر پیکسل را می توان با پردازش تصاویر چند طیفی تعیین کرد که هر باند فرکانس دارای وضوح کامل فضایی است ، در حالی که اجازه می دهد فیلترهای سفارشی و مطابق با الزامات خاص کاربردی جایگزین شود. با این حال ، دوربین باید به طور مداوم بین باندهای فرکانس مختلف تغییر کند و سرعت تصویر بسیار کند است. بنابراین ، فقط برای تیراندازی با اهداف ثابت مناسب است.

آرایه فیلتر


یک دوربین چند طیفی مبتنی بر یک آرایه فیلتر می تواند بدون افزایش اندازه یا هزینه ، تصاویر چند طیفی را در یک شات بدست آورد. آنها به طور معمول می توانند از چندین کانال نوری قابل مشاهده ، مادون قرمز نزدیک و مادون قرمز موج کوتاه پشتیبانی کنند. اعمال شده برای کشاورزی ، نظارت بر محیط زیست ، سنجش از دور و تصاویر ماهواره ای. تعداد فیلترهای موجود در آرایه فیلتر محدود است.



فناوری دوربین چند طیفی


بینایی انسان سه رنگ است ، به این معنی که هر رنگ محصولی از سیگنال های تولید شده توسط سه نوع گیرنده نور است. سلولها روی شبکیه ما قرار دارند ، که تابعی است که میدان دید ما را به فضای رنگی سه بعدی محدود می کند. مانند یک تلفن همراه ، به شما امکان می دهد تا زمینه دید خود را به یک فضای رنگی با ابعاد بالا گسترش داده و تمام فضاهای پنهان را در نظر بگیرید. یکی از راه های دستیابی به این هدف استفاده از تصاویر چند طیفی است. این مکعب حاوی اطلاعات زیادی است. سؤال در مورد تجزیه و تحلیل طیفی هر شیء این است که چگونه می توانیم این تصویر باریک را بدست آوریم؟


هنگامی که نور از چندین سطوح با پوشش های ضد بازتاب عبور می کند ، در شکاف های جدا شده منعکس و دخالت می کند. این سطوح منجر به طیف انتقال باند باریک از ساختار می شوند. در این فیلتر ، طیف انتقال تغییر خواهد کرد. اوج انتقال به محدوده مادون قرمز تغییر خواهد کرد.

در اوایل سال 1987 ، ملونسون این اصل را با استفاده از دستگاه های MEMS پیاده سازی کرد. با این حال ، فیلترهای فعلی Fabry Perot بر اساس MEMS دامنه قابل تنظیم آنها بسیار محدود است و آنها فقط می توانند شکاف های اول و سوم را کاهش دهند. سوم ، پدیده کشش اشغال خواهد شد. تصاویر چند طیفی به فیلترهای بسیار گسترده ای نیاز دارند که می توانند دامنه و کشش را تنظیم کنند. این پدیده را می توان با جدا کردن دستگاه های نوری و MEMS به سادگی اجتناب کرد.

در این طرح ، ما یک آینه متحرک با مجموعه ای از الکترودهای خارجی داریم. تصویر زیر یک تصویر فیزیکی از فیلتر قابل تنظیم است. فقط 1.05 میلی متر ضخامت دارد و از سه ویفر تشکیل شده است. در این مفهوم ، هنگامی که ما از ولتاژ رانندگی استفاده می کنیم ، شکاف نوری دیگر کاهش نمی یابد اما افزایش می یابد و این طرح می تواند 6 بار به گسترش شکاف برسد.

این دوربین چند قطبی سازگار از پایین به بالا برای تلفن های همراه به طور گسترده ای در بازرسی کشاورزی ، رانندگی خودمختار ، اتوماسیون صنعتی ، تشخیص چهره ، دارو و غیره مورد استفاده قرار گرفته است. استانداردهای تحمل تلفن های همراه.