20190321光谱新科技——短波红外解决方案

1、短波红外波段指波长在1400-3000纳米之间的波段，肉眼无法识别这些光谱。矿物质、人造物质及其他一些地物具有特殊的成分，而短波红外能够“看见”这种特有成分，但肉眼和可见光近红外光波却“看不见”。太m3一可见光近红外光谱和短波红外光谱图HiqhwtEneray(ncn)LowestEnergyIll10LWIRQ1DFrequencyK1)从1.5pm到14pm包括了三个“大气窗口"，分别定义为：短波(SWIR):1.5pm-2.5pm,中波(MWIR):2pm-5pm和长波(LWIR):7.5pm-14pm。短波红外成像有一个其他技术无可比拟的主要优点，即它能够透过玻璃进行成像。对

2、于短波红外相机来说，特制的价格昂贵的透镜或者适应恶劣环境的外壳几乎是不必要的。这就使得它们可以用于各种各样的应用和产业。这种能力还允许短波红外相机安装在一个保护窗口内，当将相机系统固定在一种潜在平台上时，这将可以提供很大的灵活性。所以，为何要使用短波红外呢？因为短波红外具有以下一些优点：基于InGaAs焦平面的短波红外成像技术主要具有以下特点。1）高识别度：短波红外SWIR成像主要基于目标反射光成像原理，其成像与可见光灰度图像特征相似，成像对比度高，目标细节表达清晰，在目标识别方面，SWIR成像是热成像技术的重要补充；2）全天候适应：短波红外SWIR成像受大气散射作用小，透雾、霭、烟尘能力较强

3、，有效探测距离远，对气候条件和战场环境的适应性明显优于可见光成像；3）微光夜视：在大气辉光的夜视条件下，光子辐照度主要分布在1.01.8um的SWIR波段范围内，这使得SWIR夜视成像相比于可见光夜视成像而言具有显著的先天优势；4）隐秘主动成像：在0.91.7um波段内，军用激光光源技术成熟（1.06um、1.55um），这使得短波红外InGaAs焦平面成像在隐秘主动成像应用中具有显著的对比优势；5）光学配置简便：从光学上，玻璃光窗在SWIR波段范围内具有很高的透过率，这赋予SWIR成像一个重要的技术优点，这允许SWIR相机可装配于一个保护窗口内实现高灵敏成像，当应用于某种特定平台或场合时，这

4、将提供极大的灵活性。目前，国外对InGaAs焦平面探测器技术的研究已有20余年，技术成熟度高，军民两用推广快，应用成效显著。国内研究起步较晚、发展重视不足，与国外先进水平相比，国内技术现状至少落后十年。短波红外（0.91.7um）对于人眼来说是不可见的，夜气辉使得夜间大气辐射亮度比星光强，且主要集中在短波红外。所以有了夜气辉的夜间光照度，利用短波红外相机，能够在无月光的夜间很清楚的"看到”目标。尽管热成像能够在冷背景下探测到温暖的物体，但是短波红外相机则能够辨认该物体是什么，因为热成像仪无法提供采用InGaAs短波红外焦平面阵列所能实现的分辨率和动态范围。可见光,体波红外*可龜盪液削

5、卿宽菠段世观成猱比较特性：透过现象看本质在近红外、短波红外以及可见光范围可确保提供完美的曰'间夜间相机解决方案。具有高分辨率、无光晕以及高灵敏度等优点。使用者可以在无光源的环境下捕获大气中的“夜间光”来获得清晰可视的图像普通数码相机，不能够提供足够的信息以对某一场景进行全天候、全面、准确、可靠的描述，易造成目标的丢失和误判，所有的成像效果都无法与SWIR镜头技术媲美。以下是对比图短波红外在驾驶员视觉增强系统中，短波红外成像在目标识别上是非常有效的，而不仅仅是发现目标。短波红外相机利用光的反射成像，因此成像特征非常类似于可见光。用户能够看到阴影，以及道路表面与路肩的不同，这在热成像中是看

6、不到的。热成像驾驶视场增强系统依赖于温度、热辐射，当温度相近的时候，难以看到路面的石块或者凹陷。这使得热像仪很难辅助驾驶开上或离开路面，特别是对于护卫驾驶来说，难以看到刹车灯。可见光短波红外可见光短波红外SWIR技术还值得一提的就是他的透雾穿过雾、烟和霾。短波红外图短波红外可见光图可见光800米外楼（大雾天可见光）（透雾图）应用案例高端监控：短波红外又一大特点是具有穿云透雾的能力。可见光对比短波红外，作用距离约6公里。可以看到明显的透过云雾效果。此外，短波红外白天可避免可见光强光干扰，夜晚又具有高灵敏探测能力，适用性更加广泛，可用于全天候监控。火灾扑救很多物质在短波红外波段上具有特定的发射率和

7、吸收特性，比如雪、冰、多种岩石及人造物质等。在影像分析过程中，我们正是利用这些特性,才得以将这些物质识别出来。短波红外甚至还能够穿透一些烟雾，将着火点识别出来。譬如烟雾会阻碍消防员在地面或空中的视线。左图中，很容易看出烟雾来源，却很难判断沿着围栏线的地面火情右图中，利用短波红外透过烟雾，突出热区，就能让消防员知晓需要注意的区域。通过短波红外能够"看出”澳大利亚阿德莱德郊区火灾仍在蔓延。左侧可见光图像清晰显示烟雾范围，但右侧的短波红外图像透过烟雾，让消防员能够“火眼晶晶”。短波红外波段让精准识别矿物成为可能。根据矿物含量，不同成分会吸收光波的量，从而形成不同的反射率。可见光图像（左图）显示出采矿区域，但不能展示有价值的地质和矿物信息。在短波红外图像（右图）中，地质学和矿物学信息清晰可辨，可用于地质解译。明矶石水俊长石咼岭石方1®石二氧化硅臼云母a上图为内华达州某矿区，利用WV-30.75m短波红外波段，识别肉眼看不到的矿物。更多短波应用文章推荐：短波红外应用领域大揭秘一医学领域短波