Specim高光譜相機(jī)應(yīng)用案例：金屬和織物上的油污檢測(cè)

油在許多行業(yè)中被用作潤(rùn)滑劑，但在有些產(chǎn)品中，油通常被認(rèn)為是一種污染物，需要被探測(cè)識(shí)別。人眼很難觀察到油，傳統(tǒng)的RGB相機(jī)也很難檢測(cè)，

但是高光譜相機(jī)在某些波長(zhǎng)下工作時(shí)能夠捕捉到油存在的信息。

Specim高光譜相機(jī)對(duì)其進(jìn)行掃描：FX17 (900 – 1700 nm)、SWIR (1000 – 2500 nm)和FX50(2700 – 5300 nm)。

圖1：使用三種油涂抹在金屬和織物上。金屬板上的圓圈和一塊織物標(biāo)記了涂油的區(qū)域。

綠色表示Weldlite油，紅色表示Würth油，藍(lán)色表示Pentisol油

Specim FX17相機(jī) 

    Specim FX17相機(jī)覆蓋900–1700 nm光譜范圍，廣泛用于工業(yè)質(zhì)量檢測(cè)，適用于檢測(cè)天然和合成化合物。FX17可用于測(cè)量物質(zhì)的數(shù)量，

例如煙葉中的尼古丁；也可以檢測(cè)食品中的異物，例如碎肉中的骨頭碎片、雜糧中的碎石等異物。關(guān)于機(jī)械油，迄今為止幾乎沒有進(jìn)行過測(cè)試。

 根據(jù)光譜分析（見圖3和4），Specim FX17相機(jī)無法檢測(cè)到所有油類?？梢栽谝欢ǔ潭壬蠙z測(cè)到Pentisol油，

在織物上可以檢測(cè)到Würth 油（在1393 nm處有吸收峰），但是檢測(cè)不到Weltlite油。

                                                          圖2：Specim FX17相機(jī)采集的偽彩色圖像

圖3. Specim FX17相機(jī)測(cè)量的金屬板上三種油的光譜。綠色表示Weldlite油，紅色表示Würth油，藍(lán)色表示Pentisol油。黃色光譜可被視為參考，因?yàn)樗鼈儍H與金屬有關(guān)，不會(huì)被任何類型的油破壞

    圖4. Specim FX17相機(jī)測(cè)量的織物上三種油的光譜。綠色表示W(wǎng)eldlite油，粉紅色表示W(wǎng)ürth油，藍(lán)色表示 Pentisol油。橙色光譜可被視為參考，

 因?yàn)樗鼈儍H與織物有關(guān)，不會(huì)被任何類型的油破壞。

  對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行了主成分分析(PCA)，得到了基于光譜的檢測(cè)結(jié)果。分析進(jìn)一步表明，Specim FX17近紅外高光譜相機(jī)可以檢測(cè)到油，但是比較微弱（圖5）

圖5. 基于光譜的檢測(cè)結(jié)果

pecim SWIR相機(jī) 

    Specim SWIR 相機(jī)覆蓋1000–2500 nm光譜范圍。與FX17一樣，SWIR也適用于檢測(cè)不同的化學(xué)成分。由于其更寬的光譜范圍，

SWIR比FX17檢測(cè)到的材料更多。

 基于光譜分析（圖7和圖8），具有2200 nm以上光譜特征的SWIR相機(jī)適用于檢測(cè)不同類型的油，尤其是Würth和Pentisol油。

可以部分檢測(cè)到Weltlite油。

圖6：Specim SWIR相機(jī)采集的偽彩色圖像

圖7. 使用Specim SWIR相機(jī)測(cè)量的金屬板上三種油的光譜。綠色表示Weldlite油，紅色表示Würth油，藍(lán)色表示Pentisol油。黃色光譜可被視為參考，

因?yàn)樗鼈儍H與金屬有關(guān)，不會(huì)被任何類型的油破壞.

圖 8. 使用 Specim SWIR 相機(jī)測(cè)量的織物上三種油的光譜。綠色表示Weldlite油，粉紅色表示 Würth油，藍(lán)色表示Pentisol油。橙色光譜可被視為參考，

 因?yàn)樗鼈儍H與織物有關(guān)，不會(huì)被任何類型的油破壞

 結(jié)合PCA，進(jìn)行PLS-DA分析以評(píng)估SWIR 相機(jī)的分類性能（見圖9）。結(jié)果顯示，可以從金屬和織物表面檢測(cè)到Würth和Pentisol油，并使用Specim SWIR相機(jī)進(jìn)行分類。Weltlite油可以在織物上檢測(cè)到，但不能在金屬上可靠的檢測(cè)到。

 值得注意的是，即使所有的油都涂在樣品的非常有限的區(qū)域，Weltlite油已經(jīng)在織物上廣泛擴(kuò)散。

Specim FX50相機(jī)

     Specim FX50相機(jī)覆蓋2700–5300nm光譜范圍，即所謂的MWIR。FX50非常適合分揀不同類型的聚合物，無論其顏色如何，甚至是黑色的。

 結(jié)果表明，FX50可以檢測(cè)金屬和織物表面上的所有三種不同類型的油。FX50甚至可以檢測(cè)到微小的油滴。

測(cè)試顯示在3300和3500 nm光譜范圍之間有很強(qiáng)的吸油性

Specim FX50相機(jī)測(cè)量的織物上三種油的光譜。綠色表示 Weldlite，紅色表示 Würth，藍(lán)色表示 Pentisol 油。黃色光譜可被視為參考，

因?yàn)樗鼈儍H與織物有關(guān)，不會(huì)被任何類型的油破壞。

除了PCA之外，研究人員還建立了PLS-DA模型來評(píng)估Specim FX50相機(jī)的分類性能。如圖13所示，三種類型的油都可以從金屬和織物表面檢測(cè)到，

并使用Specim FX50相機(jī)進(jìn)行分類。

Specim FX50是檢測(cè)表面油脂更為合適的高光譜相機(jī)。使用FX50，您還可以對(duì)不同類型的油品進(jìn)行分類。

                                                                       FX50(2700 – 5300 nm)