一. 测试目的
验证阿秒科技SWIR1503BU短波红外相机在区分外观高度相似的白色颗粒状物料白糖与食盐方面的成像能力，评估基于短波红外光谱特性的物质识别可行性，并与可见光相机成像结果进行对比。
二. 应用背景
糖和盐是日常生活中必不可少的生活用品，是不可或缺的元素。然而，在可见光下，二者均为白色或无色透明晶体，我们凭借肉眼很难区分出二者。短波红外相机成像光波段不同，可有效鉴别化学成分不同的物料。在微观结构上，糖和盐具有的不同晶体结构，决定了它们在红外波段具有不同的吸收谱，糖会对短波红外光有吸收，而盐几乎不吸收短波红外光。根据这一现象，短波红外相机可捕捉到不同强度的反射光，从而得到明暗有别的图片。
由于糖和盐对短波红外光吸收不同，当对相机使用短波红外滤光片时，成像的明暗对比度会增强，也可以另外使用短波红外光进行补光增强对比。
三. 测试设备与参数
| 设备组件 | 型号/规格 |
|---|---|
| 短波红外相机 | 阿秒科技 SWIR1503BU |
| 可见光相机 | 阿秒科技 VIS028CU3.2-NC |
| 光源 | 1300 nm 红外光源 |
| 滤光片 | 1300 nm 红外滤光片 |
| 测试样品 | 白糖和食盐 |
| 环境条件 | 室内环境，除实验补光灯无特殊光源，温度25℃ |
四. 测试步骤
- 将白糖和食盐分别取相同的量放于一起，固定SWIR1503BU相机，调整糖和盐位置使其位于镜头视野中央。
- 手动调节相机焦距及光圈大小，使成像清晰。
- 选择合适的曝光时间（手动或自动模式）。
- SWIR1503BU相机在无滤光片光源补光，1300nm光源补光，1300nm滤光片，1300nm滤光片和光源补光下进行拍摄。
- 使用可见光相机（VIS028CU3.2-NC）在相同位置拍摄对照图像。
五. 测试结果
5 .1 图像观察结果
5.2 对比度定性分析
| 图 | 拍摄设备 | 拍摄条件 | 成像效果说明 |
|---|---|---|---|
| 1 | VIS028CU3.2-NC | 自然光 | 白糖、食盐均为白色颗粒，成像亮度相近，难以区分 |
| 2 | SWIR1503BU | 自然光 | 白糖区域呈暗区，食盐区域呈亮区，灰度对比明显，可轻易区分 |
| 3 | SWIR1503BU | 搭配1300nm光源补光 | 画面整体亮度提升，明暗对比进一步增强 |
| 4 | SWIR1503BU | 加装1300nm滤光片 | 筛出1300nm以外波段光线，明暗对比增强 |
| 5 | SWIR1503BU | 1300nm滤光片和光源 | 成像效果最优，白糖区域呈现深灰色，食盐区域呈现亮白色，两者区分最清晰 |
5.3 对比度定量分析
为定量评估食盐和白糖的区分能力，采用对比度公式计算：
对比度=Imax−Imin灰度值范围
其中 Imax 和 Imin 分别为食盐和白糖的平均灰度值，灰度值范围取8bit图像下的255。
| 拍摄条件 | 食盐灰度至 | 白糖灰度值 | 计算对比度 |
|---|---|---|---|
| SWIR1503BU直接拍摄 | 114.4 | 67.4 | 0.18 |
| 使用1300 nm 光源补光 | 139.8 | 83.3 | 0.22 |
| 使用1300nm滤光片 | 132.4 | 81.2 | 0.2 |
| 使用1300nm滤光片和光源 | 149.1 | 87.4 | 0.24 |
六. 结果分析
- 功能验证：SWIR1503BU短波红外相机能够有效同色区分白糖和食盐，白糖呈暗区，食盐呈亮区，明暗对比明显
- 现象总结：相比于短波红外相机直接拍摄，加入1300nm滤光片和光源拍摄成像的对比度最高，对比度提升到0.24。
- 性能表现：相机信噪比高，图像背景干净，白糖和食盐对比明显，能够满足该场景需求。
七. 结论
阿秒科技SWIR1503BU短波红外相机能够高效地区分化学成分不同的糖和盐。在1300 nm滤光片和光源补光下，糖和盐灰度对比度最高。该相机具有高信噪比、高量子效率，可满足食品加工、调味品包装、制药等行业对白色粉末状物料在线识别的需求，是一种低成本、非接触、高效率的检测解决方案。在实际应用中建议使用1300 nm滤光片及同波段光源补光，以获得最佳成像对比度。