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短波红外的主要应用

 发表日期 : 2021-11-05 11:10  浏览量 : 

1.短波红外成像原理

短波红外是一种波长范围为0.76μm~3μm的电磁辐射,其在电磁波谱中的位置位于可见光及中长波红外之间。如图所示为海平面上约2km的水平路径大气透过曲线,在短波红外波段内,0.76μm~1.35μm1.5μm~1.8以及2.1μm~2.4波长的光线均有着相当高的大气透过率太阳光中的短波红外成分能透过大气照射到地面物体上,且光照强度较高。短波红外成像可以获取到许多不同于可见光和中长波红外成像的信息,由于其所获取到的信息有所不同,可以作为可见光和中长波红外成像的有力补充。

短波红外成像的原理与可见光成像原理相似,主要利用被测目标所反射的光

线实现成像。与中长波红外热成像相比,短波红外成像获得的图像存在阴影,目标的细节更为丰富,更易于识别辨认与可见光成像相比,短波红外成像具有大气透射距离远和夜视效果好等特点,且许多物质在短波红外所涵盖的波段内表现出极为独特的光谱特性。

目前,短波红外成像技术在军用领域、工业领域、医疗领域、农业领域、航

天领域以及商用领域等均有着广泛的应用。

夜间可见光成像与短波红外成像对比

雾霾环境下可见光成像与短波红外成像对比

2.短波红外主要应用领域

在军用领域,不同材料在短波红外波段具有不同的吸收和反射特性,因此短波红外成像可以识别某些可见光识别不了的伪装,可以用于伪装识别。夜天光、大气辉光中有大量的短波红外成分,因此短波红外成像在天气晴朗的夜间具有良好的夜视效果,可以用于夜视方面。短波红外受大气凝结水厚度影响较小,大气传输特性好,遇到微小颗粒主要发生米氏散射,透射距离远,具有良好的透烟、雾、霾成像能力,可用于恶劣天气环境下的侦察和监控。短波红外是肉眼不可见的,具有极佳的隐蔽性,可用于激光引导和隐蔽照明。

在工业领域,太阳能电池的电致发光和光致发光波段均落在短波红外波段内,因此短波红外成像可用于太阳能电池品质检测。不同材料的塑料制品在短波红外波段具有不同的光谱特性,可以通过光谱特性进行区分。因此短波红外成像可用于塑料分拣。短波红外对100℃以上的高温物体热辖射敏感因此可用于高温物体监测。

在医疗领域,光学相干层析是一种新型的实时、高分辨、无损伤光学成像技

术,而短波红外对人体皮肤的穿透能力强,因此将短波红外成像用于光学相干层析技术可以对病变组织进行监测。人体组织对短波红外的吸收和散射比较弱,可以通过对人体组织成像来辅助诊断。

在农业领域,水在短波红外波段内存在强烈的光谱吸收峰,因此短波红外成像可应用于农产品筛选和果品瘀伤检测。

在航天领域,不同矿物成分在短波红外波段有着不同的光谱表现,因此短波红外成像可用于地质分析。植被与地表因含水量的差异而表现出对短波红外不同的反射率,且不同类型植被在短波红外波段内也都有其独特的光谱特性,因此短波红外成像可用于植被分析。

在商用领域,短波红外能够透过烟尘,且对高温物体热辐射敏感,可用于森

林防火。短波红外可透过有色眼镜成像,且真假发因含水量不同在短波红外波段有不同的反射率,可用于安全监控。短波红外能够穿透油墨油彩,但无法穿透碳迹,可用于鉴定艺术品的真伪。

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短波红外鉴别油画真伪

 

3.国外短波红外应用研究进展

在军用领域,美国Equinox公司、波兰华沙军事科技学院和加拿大Telops公司等机构对短波红外伪装识别应用进行了研究。美国Sensors Unlimited公司、美国密歇根大学和意大利热那亚大学等机构对短波红外夜视应用进行了研究。美国Sensors Unlimited公司和意大利帕尔马大学等机构对短波红外恶劣环境下侦察监控应用进行了研究。美国Sensors Unlimited公司、美国LASERTEL公司等机构则对短波红外激光引导和隐蔽照明应用进行了研究。

在工业领域,美国Sensors Unlimited公司、比利时XenICs公司、法国

索邦大学、英国杜伦大学、波兰华沙大学、波兰科学院、日本爱嫒大学和德国于利希研究中心等机构对短波红外太阳能电池检测应用进行了研究。美国Sensors Unlimited公司、土耳其科贾埃利大学、奥地利研究中心和意大利罗马大学等机构对短波红外塑料分拣应用进行了研究。而美国Sensors Unlimited公司网、法国NIT公司、比利时XenICs公司等机构则对短波红外高温物体监测应用进行了研究。

在医疗领域,美国Sensors Unlimited公司、瑞士联邦技术研究所和美国麻省理工学院等机构对基于短波红外光学相干层析技术的病变组织监测应用进行了研究。美国Sensors Unlimited公司和美国麻省理工学院等机构对基于短波红外组织成像的辅助诊断应用进行了研究。

在农业领域,澳大利亚中央昆士兰大学、爱尔兰都柏林大学、韩国忠南国立大学、西班牙塞维利亚大学等机构对短波红外的农产品筛选和果品瘀伤检测应用进行了研究。

在航天领域,以色列台拉维夫大学、美国内华达大学和美国希尔特公司等机构对短波红外地质分析应用进行了研究。西班牙巴克斯自治区大学等机构对短波红外植被分析应用进行了研究。

在商用领域,比利时XenICs公司、美国Sensors Unlimited公司和美国犹他大学等机构对短波红外森林防火应用进行了研究。美国Sensors Unlimited公司对短波红外安全监控应用方面进行了研究。而意大利国家研究委员会和比利时安特卫普大学等机构则对短波红外艺术品鉴定方面的应用进行了研究。

4.国内短波红外应用研究进展

在军用领域,石家庄机械工程学院和中国科学院西安光学精密机械研究所等机构进行了短波红外伪装识别方面的研究。西安立鼎光电公司和西安天盈光电公司等机构进行了短波红外夜视方面的研究。山西国惠光电公司和西安天盈光电公司等机构进行了短波红外恶劣环境下侦察监控方面的研究。而西安天盈光电公司西安应用光学研究所等机构则进行了短波红外激光引导和隐蔽照明方面的研究。

在工业领域,山西国惠光电公司、河北大学和江苏大学等机构进行了短波红外太阳能电池检测方面的研究。山西国惠光电公司和上海交通大学等机构进行了短波红外塑料分拣方面的研究。山西国惠光电公司等机构进行了短波红外高温物体监测方面的研究。

在农业领域,北京农林科学院、中国矿业大学、浙江大学和华南理工大学等机构进行了短波红外的农产品筛选和果品瘀伤检测方面的研究。

在航天领域,中国国土资源航空物探遥感中心等机构进行了短波红外地质分析方面的研究。武汉大学和新疆大学等机构进行了短波红外植被分析方面的研究。而在商用领域,山西国惠光电公司和西安天盈光电公司等机构进行了短波红外森林防火方面的研究。山西国惠光电公司和西安立鼎光电公司等机构进行了短波红外安全监控方面的研究。


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