使用近紅外光譜成像相機(jī)進(jìn)行偽色彩模擬示例分析

發(fā)布日期：2024-07-13      瀏覽次數(shù)：323

使用近紅外光譜成像相機(jī)進(jìn)行偽色彩模擬示例分析

使用近紅外光譜成像相機(jī)創(chuàng)建偽彩色圖像 - 肉眼看起來(lái)相同顏色的物質(zhì)之間的差異可視化 -

光譜成像應(yīng)用的一個(gè)例子是利用近紅外區(qū)域的光譜信息通過(guò)偽彩色模擬將肉眼無(wú)法區(qū)分的物質(zhì)之間的差異可視化。
在這里，我們將介紹三個(gè)使用近紅外光譜成像相機(jī)對(duì)肉眼難以區(qū)分的物質(zhì)進(jìn)行偽彩色模擬的示例。

• 果實(shí)成分（白色粉末）

• 透明塑料材質(zhì)

• 白色藥片

1.水果成分（白色粉末）

水果中含有的六種主要呈味物質(zhì)包括甜味成分葡萄糖、果糖和蔗糖，以及酸味成分檸檬酸、蘋(píng)果酸和琥珀酸。
當(dāng)作為單一化合物來(lái)看時(shí)，這些物質(zhì)都是肉眼難以區(qū)分的白色粉末。
在這里，我們使用光譜成像相機(jī)[SPECT-200 nir-3]在近紅外區(qū)域（1300-2150 nm）拍攝了這六種白色粉末，并利用分析軟件的“偽彩色模擬"功能讓我們將其想象為顏色的差異。



首先，右側(cè)顯示了使用光譜成像相機(jī)[SPECT-200 nir-3]在近紅外區(qū)域（1300-2150 nm）拍攝六種水果成分所獲得的光譜。

這六種成分用肉眼很難區(qū)分，但可以看出在近紅外區(qū)域光譜反射率存在差異。

比較六個(gè)光譜并將 RGB 顏色分配給有差異的波長(zhǎng)。
這次，我們將1470nm的波長(zhǎng)設(shè)置為藍(lán)色，將1780nm的波長(zhǎng)設(shè)置為綠色，將2000nm的波長(zhǎng)設(shè)置為紅色。
生成的偽彩色圖像如下所示。









肉眼觀察時(shí)，這六種成分呈現(xiàn)為白色粉末，但在偽彩圖像中，可以看到每種成分都有不同的顏色，可以區(qū)分。

2、透明塑料材質(zhì)

塑料材質(zhì)有很多種，但很多是很難用肉眼辨別的。
這里，聚苯乙烯（PS）、聚碳酸酯（PC）、聚丙烯（PP）、PET、氯乙烯（PVC）和丙烯酸（PMMA）六種透明塑料材料被用作 950 近紅外區(qū)域的光譜成像相機(jī)-1700 nm。使用 [SPECT-CAM-100 nir2] 拍攝，我們將使用附帶軟件的“偽色彩模擬"功能將材料差異可視化為顏色差異。



首先，使用 950-1700 nm 光譜成像相機(jī) [SPECT-CAM-100 nir2] 對(duì)六種透明塑料材料進(jìn)行拍攝，獲得如右圖所示的光譜。

比較六個(gè)光譜并將 RGB 顏色分配給有差異的波長(zhǎng)。
這次，我們將1100nm的波長(zhǎng)設(shè)置為藍(lán)色，將1150nm的波長(zhǎng)設(shè)置為綠色，將1180nm的波長(zhǎng)設(shè)置為紅色。
生成的偽彩色圖像如下所示。












盡管塑料材料在肉眼看來(lái)是無(wú)色透明的，但可以通過(guò)利用近紅外區(qū)域波長(zhǎng)差異的偽彩色模擬來(lái)區(qū)分它們，并且發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)顏色將差異可視化。

3、白色藥片

我相信使用近紅外光譜成像來(lái)檢測(cè)制藥過(guò)程中的異物污染是一種常見(jiàn)的需求。
這里，使用光譜成像相機(jī) [SPECT-CAM-100 nir2] 在 950-1700 nm 的近紅外區(qū)域拍攝 8 種白色藥片，并使用附帶的軟件“偽"檢測(cè)藥片之間的顏色差異。讓我們想象一下差異。



收集常見(jiàn)的胃腸藥、抗過(guò)敏藥、美白口服藥等白色藥片，用近紅外光譜成像相機(jī)拍攝，得到如右圖所示的光譜。

比較 8 個(gè)光譜并將 RGB 顏色分配給有差異的波長(zhǎng)。
這次，我們將1420nm的波長(zhǎng)設(shè)置為藍(lán)色，1520nm的波長(zhǎng)設(shè)置為綠色，1650nm的波長(zhǎng)設(shè)置為紅色。
生成的偽彩色圖像如下所示。









其中八個(gè)還包括糖衣片，可見(jiàn)的顏色差異被認(rèn)為是由于基質(zhì)材料的差異而不是活性成分的差異，但看起來(lái)顏色幾乎相同的片劑的差異是由于差異造成的我們發(fā)現(xiàn)它可以通過(guò)利用這些差異的偽彩色模擬來(lái)可視化。

■關(guān)于附帶軟件中包含的色彩合成模擬器

分光成像相機(jī)[SPECT-CAM-vis]、[SPECT-CAM-nir1]和[SPECT-CAM-100 nir2]附帶的軟件具有通過(guò)將獲取的圖像乘以感光度來(lái)創(chuàng)建合成圖像的功能功能等等我都是。
除了能夠加載任何函數(shù)之外，您還可以自由設(shè)置函數(shù)的值來(lái)操作音頻圖形均衡器。
這允許您模擬各種顏色的外觀。






●合成色模擬器的應(yīng)用

• 具有特征靈敏度特性的光譜濾波器設(shè)計(jì)

• 模擬各種色覺(jué)引起的外觀

• 偽彩色構(gòu)圖

*：對(duì)于使用附帶軟件的正常操作和圖像的 2D 顏色標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量，請(qǐng)參閱隨附的軟件頁(yè)面。