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德国耶拿研发5D低光谱光学系统
2021-02-10 [51473]
本文摘要:据麦姆斯咨询报导,近日,德国耶拿的研究人员研发了一种灵活的光学系统,可以高速、高精度地测量物体的形状和光反射特性。

据麦姆斯咨询报导,近日,德国耶拿的研究人员研发了一种灵活的光学系统,可以高速、高精度地测量物体的形状和光反射特性。因为它可以捕捉多个波长的光,再加将空间坐标作为时间函数,因此这种5D低光谱光学系统可以有各种应用于,还包括基于光学的产品分类和机场安全性区域中的身份辨识。通过更进一步小型化,成像仪可以构建基于智能手机的水果成熟期检查或个人医疗监控。

更加最重要的是,德国弗里德里希·席勒-耶拿大学弗劳恩霍夫应用光学与仪器工程研究所的研究团队负责人StefanHeist说道“因为我们的光学系统不必须与物体认识,它可用作记录具备历史价值的文物或艺术品”。他补足说道,这可用作创立详尽而精确的数字档案,同时还可以研究物体的物质包含。5D低光谱成像仪包括两个尺寸仅有为425mmx200mm摄像头,随着更进一步小型化,可以统合到智能手机中可供个人用于低光谱成像仪可以检测数十种到数百种颜色或波长,而不是普通照相机检测到的三种颜色。传统低光谱图像的每个像素包括与二维座标涉及的特定范围内的波长涉及辐射强度。

新型低光谱光学系统通过与德国伊尔默瑙工业大学的GuntherNotni研究小组合作开发,系统通过提供额外的尺寸信息来前进这种光学方法。在美国光学学会期刊OpticsExpress中,研究人员叙述了他们的新型5D低光谱成像仪取得的每个像素如何包括时间、(x,y,z)空间坐标,基于从电磁波序的红外线到近红外部分的光反射率的信息。

“目的确认物体形状及其光谱特性的最先进设备系统基于多个传感器,精度较低或必须较长的测量时间,”Heist说道到,“相比之下,我们的方法在单个灵活的系统中融合了出众的空间和光谱分辨率,并且极高的深度精度和低帧亲率。”小巧样机研究人员创立了一个原型系统,其尺寸仅有为200mmx425mm,约相等于笔记本电脑的大小。它用于两个低光谱慢照相机来构成3D图像并取得深度信息。通过辨识两个摄像机视图中不存在的对象表面上的特定点,可以创立该对象的空间中的原始数据点集。

但是,只有当对象具备充足的纹理或结构才能具体辨识点时,此方法才有效地。为了捕捉光谱信息和没高度纹理简化或结构化物体的表面形状,研究人员早已将专门研发的高速投影仪统合到该系统中。用于机械投影方法,一系列非周期光图案人为地构成了目标对象表面。并容许表面3D修复。

然后将由低光谱照相机的有所不同地下通道取得的光谱信息同构到这些点上。“我们早期研发的一种通过转动轮感应非周期模式的系统使得可以在有可能十分低的帧速率和可见光谱范围之外感应图案序列,”Heist说道。

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“新的低光谱慢照相机也是一个最重要的组成部分,因为它们容许在单个图像中捕捉空间和光谱辨别的信息,而需要任何扫瞄。”研究人员通过分析摄像机的光谱不道德和整个系统的3D性能来叙述他们的原型。结果表明,可以捕捉可见的近红外5D图像,速度低约每秒17帧,显著慢于其他同类系统。为了证明样机在分析具备最重要文化意义的物品的效用,研究人员用于该系统对1885年的历史浮雕地球展开了数字化记录。

他们还创立了一个人手的近红外5D模型,结果表明该系统可以用于非常简单的检测静脉的方法。该成像仪还可以用作农业生产,研究人员利用系统捕猎柑橘植物叶子吸取水分时光线光谱的5D变化。


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