多光谱相机应用的范围介绍

多光谱相机应用的范围介绍

大多数相机都能捕捉到人眼可见的可见光图像，但也有个大家为熟悉的例外：红外（IR）热相机。它能捕捉红外光谱，这是种人眼看不到的不可见辐射能，我们只能感受到它的存在，比如在火炉旁边感受到真真暖流，在烧烤炉旁吃着喷香的烤肉。

根据热力学原理，任何物体都会因为自身的分子振动而向外辐射红外线，当分子振动为零时，就叫做**零度。所以任何非**零度的物体都会由于内部分子的振动而发出热辐射，物体越热，发出的辐射量就会越大。这样就使得人类和其他温血生物都能够在红外相机的图像中，从较冷的背景中脱颖而出。

长波红外（LWIR）相机是常用的红外相机。随着技术的不断发展，长波红外相机的体积和重量都在不断下降，性价比不断攀升。这是长波红外相机*的时代，其应用域从利用无人机保护濒危野生动物，到探测癌症和许多其他疾病的诊断系统。来自市场调查的数据可以看出，到2023年，红外相机的应用市场规模将达到68.2亿美元。

无须制冷的方便

红外热像仪工作在三个波段：中波红外波段（MWIR）、长波红外波段（LWIR）和长波红外波段（VLIR）。

VLIR波段的应用范围为有限。它主要用于光谱学应用（种通过物体反射的光来识别物质的实验室技术）和天文学中的大功率望远镜。

MWIR波段适合用于检测高温物体——这也就是为什么大多数MWIR相机必须冷却到大约-196℃，这也导致它们的体积相对较大，价格相对昂贵。

相比之下，LWIR相机适合在接近室温的环境下工作，并且不需要冷却，体积小巧，价格便宜。大多数LWIR相机均基于微测辐射热计，这是种灵敏的电探测器，它能将红外辐射转换成温度，以产生黑白或彩色图像。大多数LWIR相机用于增强视觉信息或是**测量温度。

更完整的画面

由于LWIR相机测量的是热量而不是光，所以它们越来越多地被应用到，那些传统可见光成像无法显示足够信息的应用中。比如在夜间为自动驾驶的车辆导航，或是在高功率变压器和电气面板发生故障前，提前发现它们存在的隐患。

 LWIR相机的项*应用是更有效地安装和监测屋太阳能电池板，这个应用也清晰地展示了LWIR技术的多功能性。

用户可以使用部苹果或安卓设备，控制配备LWIR相机的小型无人机。当它飞过太阳能电池板安装现场时，无人机捕获热图像，通过这个热图像可以产生高度**的三维结构模型。

 从安装的角度来看，这些模型能确保面板放置到*位置；从维护的角度来看，它们能准确地检测出面板的损坏或故障。该系统能够将安装太阳能电池板的时间，从几天减少到几分钟，而且不需要安装人员冒着潜在危险爬上屋。简直是懒人的福音！

保护野生动物
野生动物保护的成本很高。每年，偷猎野生动物的生意规模都高达80~100亿美元。这数字与人口、非法规模相近。据世界野生动物基金会报道，濒危野生动物的偷猎正在加速，例如犀牛的偷猎自2006年以来增加了50倍。

安装在无人机上的LWIR相机有助于改变野生动物的保护状况。世界各地的政府和非政府组织都在使用装有LWIR 相机的无人机，让偷猎者远离濒危野生动物，包括婆罗洲岛的猩猩、南非的犀牛和肯尼亚的大象。

通过发射高频声波，无人机可以将野生动物赶出它们可能被射杀的区域。而无人机携带的长波红外相机，能够在人眼无法顾及的角度和视野识别到野生动物。在肯尼亚保护区近的个试点项目中，无人机巡逻使大象和犀牛偷猎事件减少了96%。目前，肯尼亚政府正计划在其52个国家公园和保护区部署无人机。

要求**温度的应用
对于某些应用来说，LWIR热成像相机仅提供相对温度信息（个物体与其他物体温暖比较）是不够的，还需要测量**温度。即图像中的每个像素都要有个**的温度值。LWIR辐射测量相机可以为诸如食品加工和高科技制造等应用，提供这种**的温度测量。

为了**地将物体的红外辐射（以瓦/每平方米来测量）转换为温度，辐射测量相机必须考虑如下些因素：物体有多远？物体的热学属性是什么？周围环境的温度和相对湿度是多少？这些计算需要比LWIR热成像相机更复杂的算法，并且必须要处理它们产生的大量数据，以生成图像。

医学前沿
LWIR辐射测量相机已被证明在医学域中特别有用。

人体体温变化与疾病之间的关联历史，几乎与医学本身样古老。辐射测量成像可用于诊断和研究疾病，其中较高的皮肤温度能反映出组织中的些异常或炎症，如癌症、关节炎、骨关节炎和纤维肌痛等。

随着 LWIR辐射测量相机的体积越来越小巧、价格越来越便宜，它们将有望成为医院和医疗诊所中实现X射线成像和声成像的普遍工具。

红外线联盟：无限潜力
随着成本和尺寸不断缩减，LWIR相机将在更多种类的应用中大显身手。

在板球比赛中，已经使用LWIR相机来检查现场裁判员做出的有争议的判罚，如果球已经与球员的球拍接触，LWIR 相机能显示出其产生的热量。在机场，LWIR技术通过识别乘客是否发烧，来帮助防止致命性疾病的传播。LWIR相机还被安装在卫星和飞机上，帮考古学家识别隐藏在土壤表面之下的人为特征。