在推掃式高光譜中,整個(ge) 樣品或場景並不能一下子全部看到,而隻能看到一條細線。需要移動才能對整個(ge) 物體(ti) 進行成像,例如,一個(ge) 傳(chuan)
送帶或無人機。然而,我們(men) 可能還是想知道有多少樣品、場景或目標被傳(chuan) 感器看到。
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用於(yu) 工業(ye) 環境或機載平台(UAV或飛機)的高光譜相機通常是以推掃的方式工作。這些相機,例如Specim Ones,都遵循以下同樣的方
法:
• 一個(ge) 前置鏡頭,用來定義(yi) 視場。
• 入口狹縫,使傳(chuan) 感器一次隻能看到目標物體(ti) 的一條線。
• 色散光學組件,使進入係統的細束光分光擴散到最後的主要部件上。
• 矩陣探測器。
在這樣的配置下,整個(ge) 樣品或場景並不能一下子全部看到,而隻能看到一條細線。需要移動才能對整個(ge) 物體(ti) 進行成像,例如,一個(ge) 傳(chuan) 送
帶或無人機。然而,我們(men) 可能還是想知道有多少樣品、場景或目標被傳(chuan) 感器看到。
傳(chuan) 感器有效探測的內(nei) 容取決(jue) 於(yu) 以下幾個(ge) 參數:
• 相機的幀頻
• 移動的速度
• 積分時間
• 相機的狹縫寬度
• 前置物鏡
• 測量距離
為(wei) 了充分理解這一點,讓我們(men) 看圖1,並以一個(ge) 具體(ti) 的例子:將一個(ge) specim FX17高光譜相機放置在1m寬的傳(chuan) 送帶上,以2m/s的速度對
塑料薄片進行分類。
(圖1)探測器根本看不到的區域
1、作為(wei) 第一步,我們(men) 將假設用戶想要保證圖片正確的長寬比,即一個(ge) 圓形的物體(ti) 成像也為(wei) 圓形。由於(yu) FX17高光譜相機測量光譜大於(yu)
640像素每條視線,每個(ge) 像素覆蓋了傳(chuan) 送帶的1000 / 640 = 1.56毫米。相機的幀頻需要設置為(wei) 1282幀/秒才能得到“正方形”像素。這在
FX17上是可以做到的,通過減少光譜波段的數量,例如,通過測量112個(ge) 波段的光譜(而900 - 1700 nm的整個(ge) 範圍將需要224個(ge) 波段)。
2、當把相機設置為(wei) 1282幀/s時,每隔0.78毫秒就會(hui) 獲得一個(ge) 新的行(幀)。在此期間,傳(chuan) 送帶移動了1.56毫米,這對用戶保持長寬比是
有意義(yi) 的。然而,這裏最重要的是在相機在積分時間內(nei) 有效地拍攝數據時傳(chuan) 送帶的傳(chuan) 送距離。在1282幀/s下工作的最大積分時間大約
是0.5毫秒。這意味著在這段時間內(nei) ,傳(chuan) 送帶將拍攝超過1毫米的數據。因此,在圖1中,A = 1 mm。
3、FX17默認用的是38度前置物鏡,需放置在距傳(chuan) 送帶1.45米處;從(cong) 這個(ge) 距離,相機探測到的線的寬度是3.48毫米。
此時處在縫的寬度比A大很多的配置中,圖1將變成如下:
可以看到,由於(yu) 縫的寬度很大,兩(liang) 個(ge) 連續的幀相互重疊。即使獲得的幀的速度是原來的兩(liang) 倍(在例子中是641幀),長寬比也不會(hui) 再保持
了(一個(ge) 圓形的物體(ti) 會(hui) 被成像為(wei) 一個(ge) 橢圓形)。但是,我們(men) 還是可以得到了完整的圖像樣本。
觀察狹縫圖像的寬度與(yu) 在積分時間內(nei) 傳(chuan) 送帶運行的距離,每幀之間傳(chuan) 送帶運行的的距離可達4.48 mm,導致樣品完整成像的幀頻為(wei) 446
fps。如果幀頻降低,兩(liang) 個(ge) 連續的幀不再重疊,部分樣本將不會(hui) 被捕獲。
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