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高光谱相机,由“图像”到“视频”新革命,LightGene率先突破

来源:www.lustervision.com    日期:2017-11-20    点击次数:

一、什么是高光谱相机?

高光谱成像技术是基于非常多窄波段的影像数据技术,它将成像技术与光谱技术相结合,探测目标的二维几何空间及一维光谱信息,获取高光谱分辨率的连续、窄波段的图像数据。

光谱相机除了可以提供被照物的空间信息外,还提供了其在不同谱段的谱段信息。这种从二维到三维的提升可以提供更加丰富的信息,为更精确的成像判断提供了强大的支持。

然而传统光谱相机大多采用空间扫描(推扫式)或者时序滤波(LCTF/AOTF等)的策略,以时间信息换取光谱信息,成像时间冗长(不低于20s),无法获取高光谱在时间维度上的变化,只能用于观测静态样本,并且采用特制的机械装置,设备体积庞大、稳定性差。


二、LightGene高光谱“视频”相机有何不同?

针对高光谱视频获取、设备难以小型化的核心需求,南京大学曹汛教授团队自主研发,与凌云合作推出高光谱视频相机,具备以下特点:

1、光谱采集速度更快、面积更大;

LightGene高光谱相机采取了与传统高光谱相机和光谱仪不一样的光路结构、电路结构和算法接口,从光学、计算平台以及软件三个方面做了大量原创性的工作,拥有200万分辨率下20Cube/s的速度,在运算方面,公司一方面充分利用硬件优化,另一方面不断优化算法性能,双管齐下,保证数据得到实时处理。这意味着从此可以获得实时的、大视场、高精度的光谱数据并且可以对观测目标进行快速分析,彻底解决了现有光谱相机扫描速度慢、容易受到震动影响并需作后期拼接处理些问题。

图:发动机燃烧分析

  

图:氢气和一氧化碳燃烧过程

2、便携性;

同时,LightGene改进了光学结构和电路结构,使得设备在保持采集精度、速度的同时,还保持了体积的轻巧,重量较低,耗电量更小,重量小于1.3 公斤,功率为6 瓦。使得光谱相机具有较强的便携性,可搭载在无人机、车辆、轮船上或人工手持,极大地拓展了光谱相机的使用范围。

3、易用性;

相对于传统的光谱分析仪和成像光谱仪,LightGene配有RGB 相机及光谱相机,能够直观地告诉检测人员其检测的目标物体和光谱的空间分布。能够帮助使用者更加直观地理解和使用光谱相机。同时配备良好的设备图形操作界面,能够提高用户的工作效率。

4、结构简单、价格更低、可靠性更强;

光谱仪中最为昂贵的部分是光学部分,LightGene对于光学结构进行了彻底的革新,从原理和技术层面大大简化设备结构,整个系统没有任何机械活动元件,可靠性更强、更易维护和检修。

基于这些特点,LightGene高光谱相机能够极大地提高诸多领域的生产水平,为其创造更大的利润空间。

手持通用式应用:计算机视觉研究,神经科学,影视建模渲染,工业分选,食品安全,污染监测,精细农业,美容行业(皮肤健康诊断),宝石鉴定,文物保护,安防,毒品稽查等。

无人机专用式:大面积农业生长监测,大面积水域污染监测,林业保护,自然资源普查等。


三、LightGene高光谱“视频”相机参数

  

手持通用式 PVI200-A                              无人机专用式PVI200-B

结构/尺寸(mm)
210 × 190 × 40mm(手持)、210×140×80mm(无人机)
重量
1.3kg
工作距离
0.5m~无穷远
光谱范围
450~900nm(波段可选,140个)
光谱分辨率
4nm@550nm/6nm@700nm
动态范围
12bit
焦距
16/25/50mm可选
全幅像素
200万像素
帧频
20 cubes/s
工作温度/放置温度
0~45℃/-30~60℃
工作模式
连拍/单拍
连接方式
USB3.0


四、荣誉载身的LightGene却拥有低调的作风:

曹汛教授在光谱视频领域从事多年研究,相关成果多次发表在IEEE CVPR、ICCV等国际顶级会议与IEEE TPAMI、TIP、Optical Express、IJCV等国际顶级期刊,得到诺贝尔奖得主P.Grünberg、美国S. Nayar 院士、德国M.Gross 院士、英国A.Hilton 院士、D. Brady教授(CASSI光谱相机提出者)等知名学者、以及数十位IEEE/SPIE/OSA Fellow的论文引用,受到哈佛、M.I.T.、耶鲁、Bell Lab、杜比实验室、谷歌研究院、微软研究院等科研机构关注和正面评价,被列为2011年度欧洲EuroGraphics图像领域年度研究进展报告。

2016年被美国权威机构报道为三大光谱视频相机技术之一。

具备30余项国际与中国授权专利。

从2014年第一版本测试样机问世,到如今面向市场推出商业相机,三年匠心成就产品高品质。