彩谱高光谱相机对轮胎表面异物检测的实际应用

一、概念介绍

1.反射率值

高光谱反射率值涉及的是物体在特定光谱范围内的反射性能。这种反射率不仅仅是单一波长的反射，而是覆盖了一个宽光谱范围，从而可以获取更详细、更全面的物体反射特性信息

2.高光谱成像原理

色散型高光谱相机-光栅色散型：利用色散元件(光栅或者棱镜）进行分光，再经由成像系统成像在探测器上。上图是光栅色散型高光谱相机的具体原理。

如果我们要对图中的这个树叶它每一点的高光谱数据进行测量，通过入射光在光栅面进行反射，把这一个点的入射光分解成在不同波长处的能量分布，再通过多个传感器象元对具体的不同波长处的能量进行测量。这个图看到的就需要有一个反射光栅或者透射光栅对光线进行分光。

这种方式的好处是可以一次性处理一条线上面的所有的点。然后对每一点不同波长处的能量可以进行一次测量。所以大多数光栅型的高光谱相机都设计成线扫描相机。一次获取一条线上每一点的所有波长的光谱数据。由于每一点的不同波长处的光谱数据是同时获取的，所以就可以对这一点的不同波长处的光谱数据进行同时计算。这是光栅型非常重要的一个特性。光栅型的高光谱相机就特别适合应用在颜色测量，水果的分类和品质、糖度检测，塑料垃圾回收中塑料的分类这些领域，因为这些应用都需要对每一个点的不同波长数据进行同时运算，才能计算出我们想要的结果。

二、实验测试

1.实验目的

轮胎表面异物检测（贴纸）  客户是做轮胎配套检测行业，在轮胎原料生产中，会有一个环节是对原料表面进行一次材料附着，类似塑料类贴纸，目的是保护原料表面，但在后期工艺中，需要对此贴纸进行处理中，但往往会存在清除效果不好，残留。客户此前是使用工业相机，但对透明材贴纸检测效率不高，客户继续寻找一款高效有效的设备

2.实验测试仪器列表

3.测试步骤

（1）在400-1000nm波段下，对客户带来的轮胎裁剪样本，进行异物检测

（2）将轮胎表层样本上方附上各种颜色贴纸，如蓝色，红色，透明等

注：透明贴纸实际贴合更紧密，肉眼很难识别

（3）将样本放置到测试台架上方

（4）设置仪器参数和台架运行速度，进行数据采集

4.实验结果

（1）所检测样品在610-620nm波段左右下，反射率特征比较明显

（2）在CIE校准还原颜色的状态下，这是最接近真实颜色的场景但实际工业场景中，但样品体积较大，异物体积较小，检测比较费力，透明材料不易识别

（3）在当前设置模式下，我们把显示波段调整为单波段成像，RGB都设置为612通道，然后调整阈值，即可非常直观的看出异物附着（此时是降低G通道阈值，图像偏向绿色）

（4）在当前设置模式下，我们把显示波段调整为单波段成像，RGB都设置为612通道，然后调整阈值，即可非常直观的看出异物附着（此时是降低B通道阈值，图像偏向蓝色）

三、结论

高光谱在此行业应用的优势在于，可比较直观的查看物体的光谱特征，可以根据需要想识别的物体特征，来进行分类（图片可直观判断）选择对应通道，调整阈值，即可有效得出图片分类结果，结合后期接口开放，用户可以根据使用场景的需求来进行调试，应用到生产中去