SWIR: принципы, характеристики и применение

Ближний инфракрасный диапазон (SWIR) или коротковолновый инфракрасный Свет обычно определяется как свет с диапазоном длин волн от 0,9 до 1,7 мкм, но его также можно классифицировать как свет с диапазоном длин волн от 0,7 до 2,5 мкм. Поскольку человеческий глаз не может напрямую воспринимать инфракрасный свет, нам приходится полагаться на инструменты для получения информации, генерируемой инфракрасным светом.

Коротковолновая инфракрасная визуализация имеет уникальные преимущества. Это позволяет пользователям «видеть» вещи за пределами «видимого диапазона» обычного изображения. Например, при обнаружении фруктов при визуальном изображении может показаться, что в плодах нет никаких дефектов, но при коротковолновом инфракрасном изображении могут быть четко видны синяки внутри плодов. Другой пример — определение количества наполнителя внутри непрозрачной упаковки. Используя коротковолновые инфракрасные линзы SWIR, можно «увидеть» наполнитель внутри бутылки.

Коротковолновая инфракрасная визуализация широко используется во многих областях. Его можно использовать для определения равномерности высыхания краски или сыпучих материалов, проверки электронных панелей, проверки солнечных элементов, удаленного контроля температуры и однородности в процессе выплавки металла и т. д. Принцип заключается в том, что «эффект освещения» Коротковолновый инфракрасный свет такой же, как и видимый свет. Коротковолновый инфракрасный свет отражается или поглощается объектами, что может обеспечить сильный контраст и, таким образом, поддерживать получение изображений с более высоким разрешением. Кроме того, окружающий звездный свет и фоновое излучение (атмосферное свечение) являются естественными источниками коротковолнового инфракрасного излучения, которые могут обеспечить отличное освещение для съемки на открытом воздухе или в ночное время, в том числе через туман, дым и водяной пар.

Высокая узнаваемость:

SWIR-визуализация в основном основана на принципе визуализации отраженным светом цели, что позволяет отображать характеристики изображения, аналогичные характеристикам изображений в оттенках серого в видимом свете. В этом режиме визуализации контрастность изображения чрезвычайно высока, и детали объекта могут быть четко выражены. Для задач распознавания целей технология формирования изображений SWIR стала важным дополнением к технологии тепловидения. Например, в сложных условиях на тепловидение могут влиять такие факторы, как незначительные перепады температур, тогда как SWIR-изображение может точно идентифицировать целевой объект благодаря его высокой контрастности и четкому представлению деталей. Будь то распознавание крошечных компонентов при промышленных проверках или идентификация конкретных целей в сфере безопасности, высокая распознаваемость SWIR-изображений играет решающую роль.

Всепогодная адаптивность:

Коротковолновые инфракрасные линзы SWIR минимально подвержены атмосферному рассеянию во время процесса визуализации. Это означает, что они могут поддерживать стабильные характеристики изображения даже в суровых климатических условиях. Их мощная способность проникать сквозь дым, туман или мглу позволяет им эффективно обнаруживать целевые объекты в этих неблагоприятных условиях, а также иметь относительно большую эффективную дальность обнаружения. По сравнению с визуализацией в видимом свете, коротковолновые инфракрасные линзы SWIR значительно лучше адаптируются к климатическим условиям и условиям поля боя. В порту, заполненном густым туманом, изображения в видимом свете могут не четко зафиксировать цель из-за помех тумана, но коротковолновые инфракрасные линзы SWIR могут проникать сквозь туман и точно отслеживать положение и состояние кораблей. На поле боя дым и пыль часто ухудшают зрение личного состава, а коротковолновые инфракрасные линзы SWIR могут предоставить командирам важную разведывательную информацию в таких условиях.

Ночное видение при слабом освещении:

В условиях ночного видения при свечении атмосферы фотонное излучение в основном распределяется в диапазоне SWIR-диапазона 1,0–1,8 мкм. Эта характеристика дает SWIR-изображениям ночного видения значительное преимущество. Он может извлекать детали изображения из глубоких теней, а также получать изображения через оконное стекло, что очень удобно в некоторых особых сценариях применения. Например, во время задач ночного мониторинга, когда необходимо наблюдать за ситуацией в помещении, изображения ночного видения SWIR могут четко фиксировать динамику внутри помещения через оконное стекло без необходимости входить в комнату или разбивать окно. Эта характеристика делает его особенно подходящим для использования в темноте или ночью, обеспечивая надежную поддержку для задач охраны и разведки в ночное время.

Скрытая активная визуализация:

В диапазоне 0,9–1,7 мкм технологии военных лазерных источников света являются зрелыми (например, 1,06 мкм и 1,55 мкм). Это дает SWIR-визуализации значительное сравнительное преимущество в приложениях скрытой активной визуализации. В военных операциях маскировка имеет жизненно важное значение. Для визуализации SWIR можно использовать проверенные военные источники лазерного света для проведения активной визуализации, не будучи обнаруженным противником. Излучая лазерный свет определенной длины волны, система визуализации SWIR может получить отраженный свет целевого объекта, а затем генерировать четкие изображения. Этот метод визуализации позволяет не только эффективно обнаруживать цели в темноте, но и избегать обнаружения разведывательным оборудованием противника, тем самым повышая безопасность и вероятность успеха операций.

Простая оптическая конфигурация:

SWIR-свет может проникать сквозь стекло. Эта характеристика делает оптическую конфигурацию SWIR-камер очень простой. Он не требует специального жилья. Остается только собрать защитное оконное стекло. Это обеспечивает большую гибкость при применении к конкретным платформам или случаям. Например, в некоторых случаях, когда требуется мониторинг определенных зон в режиме реального времени, например, в лабораториях, заводских цехах и т. д., камеры SWIR можно установить рядом с окнами для получения изображения через стекло без необходимости модифицировать окна или устанавливать сложные оптическое оборудование. Эта простая оптическая конфигурация не только снижает затраты, но и повышает надежность и стабильность системы.