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PFD VNIR高光谱成像系统
更新时间：2020-03-05
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PFD VNIR高光谱成像系统光谱范围涵盖400-1000 nm（VNIR）范围，具有高分辨率、高图像速率、灵活的波段选择和坚固的结构，是一款非常厉害的高光谱测量监测产品。该系统集成了Imspector成像光谱仪和面阵单色相机，它以推扫式行扫描成像获取数据，并为每个像素提供完整、连续的光谱信息。
| 品牌 | SPECIM/芬兰 | 成像方式 | 二元光学元件 |
|---|---|---|---|
| 价格区间 | 面议 | 使用状态 | 机载/地面均可 |
| 工作原理 | 推扫型 | 应用领域 | 医疗卫生,环保,食品,化工,农业 |
PFD VNIR高光谱成像系统光谱范围涵盖400-1000 nm（VNIR）范围，具有高分辨率、高图像速率、灵活的波段选择和坚固的结构，是一款非常优的高光谱测量监测产品。该系统集成了Imspector成像光谱仪和面阵单色相机，它以推扫式行扫描成像获取数据，并为每个像素提供完整、连续的光谱信息。
PFD由一个400-1000nm波段范围的Imspector V10E光谱仪和一个高速CMOS探测器组成。光谱仪中使用的透射衍射光栅和光学透镜提供了高质量、低失真的图像，满足了苛刻条件下的规格要求。
PFD VNIR高光谱成像系统提供了工业质量控制应用所需的灵活性和高速采集。多个兴趣区域和binning的结合为用户提供了优佳系统设置和控制的可能性。可以150fps的速率采集1312个空间通道的完整光谱数据，高可达100赫兹，空间分辨率高达1775像素。通过选择部分光谱范围，还可以达到1000 fps的采集速度。
主要特点
- 400 - 1000nm
- 光谱分辨率2.8 nm
- 空间分辨率1312像素
- 帧速率:65帧/秒(全帧)，binning条件下可达180帧/秒
- 传感器:CMOS
- 优良的信噪比与binning，大多数应用领域推荐使用
相机规格
光学特性 | |||
光谱相机 | PFD-65-V10E | PFD4K-65-V10E | |
光谱范围 | 400-1000nm | ||
光谱分辨率FWHM | 3.0nm（30μm狭缝） | ||
光谱采样 | 0.78-6.27nm/pixel（根据binning调整） | ||
空间分辨率 | RMS光斑大小＜9μm | ||
F值 | F/2.4 | ||
狭缝宽度 | 30μm（50或80μm可选） | ||
有效狭缝长度 | 10.5mm | 14.2mm | |
总效率 | ＞50%与极化无关 | ||
杂散光 | ＜0.5%（卤素灯，590nm LPF） | ||
电气特性 | |||
探测器 | CMOS | ||
空间像素 | 1312 | 1775 | |
光谱波段数 | 768 | ||
像素大小 | 8.0×8.0μm | ||
相机输出 | 数字12bit | ||
接口 | 基本CameraLink | ||
相机控制 | CameraLink | ||
帧频 | 高达150fps | 高达100fps | |
附加特性 | 光谱binning高达8x 空间或光谱方向多重ROI
| ||
曝光时间范围 | 0.1-100ms | ||
功耗 | ＜5W | ||
输入电压 | 12V（OEM），24V（套装式） | ||
环境特性 | |||
存储温度 | -20…﹢50℃ | ||
操作温度 | ﹢5…﹢40℃，无凝水 | ||
机械特性 | |||
| OEM | CASED | |
大小 | 231×80.5×78mm | 330×85×90mm | |
重量 | 1.8kg | 2.7kg | |
机身 | 带安装螺孔的阳极氧化铝材质 | ||
镜头支座 | 标准C-mount | ||
用户调节 | 不支持 | ||
快门 | 选配 | 支持，USB控制 | |
附件配置：PFD系统提供多种附件供用户扩大应用领域
- 前置物镜：为整个光谱范围提供高质量的图像和光谱数据
- 采集光纤：将相机转换成多点光谱仪，所有的点均在没有移动复用器的情况下同时测量
- 镜像扫描器或旋转平台：用于扫描静态目标和户外场景，或结合X-stage sample mover用于桌面和显微镜应用。
- LUMO软件：PFD支持LUMO软件，用于采集数据、设置参数、影像实时可视化、ENVI兼容格式数据立方，支持多款通用软件进一步处理分析。
应用领域
- 质量控制
- 食物及植被研究
- 在线分类和质量监控
- 植物与植被研究
- 环境监测
- 防伪检测
应用案例
使用遥感专题分类方法是珊瑚礁调查研究的理想方法，高光谱成像对研究珊瑚礁的生长模式、颜色和珊瑚属、生态位等很有意义。以下案例使用PFD-VNIR对位于以色列埃拉特港北端亚喀巴湾8公里处的珊瑚礁海洋公园。研究地点被划分为相对较小的边缘礁 (礁约25米宽，2公里长)。位置的选择是基于过水干结构和相对平坦的珊瑚礁表面。
如上图： (A)用于初步参考和经验鉴定的真彩色图像，(B)原始高光谱图像，(C)图像中识别的AOIs分为两大类:样本用于分类模型构建(小AOIs，小圆点)，大AOIs用于验证。(D-F)是用来验证三种分类决议(分别为15类、10类和6类)的参考图。
上图显示了不同珊瑚种类的光谱曲线，右下图为三个类解析输出的可视化表示。左边分别显示了15、10和6个类的参考引用图；正常分类结果显示在中间；GLS（气-液-固体色谱法）结果如右图所示。黄色刻度箭头表示1m的正方形区域。红色框中突出显示的是三个示例误差。
顶部的红框显示了黄色硬珊瑚和软珊瑚的组合。中间的红框显示错误分类，如混淆软珊瑚和死珊瑚；底部红框显示典型的“珊瑚内”错误分类;黄色珊瑚被错误地归类为棕色珊瑚。无论哪一种方法，都无法避免一些微小误差。比如暴露过度的岩块可能被绘制在一块礁岩上。
可以看到，通过对珊瑚光谱特性研究分析，再辅以彩色图像对比，其分类结果和标准参考结果及GLS方法极为接近，而且相比GLS方法，高光谱更为高效，便捷。