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近日，彩譜科技研發(fā)的超高速高光譜成像系統(tǒng)，在國際知名期刊《Optics Express》發(fā)表最新研究成果。該技術通過創(chuàng)新的ROI驅動光學壓縮與棱鏡 - 光柵色散協(xié)同設計，將傳統(tǒng)推掃式高光譜相機的幀率提升至3448fps，為工業(yè)實時檢測領域帶來革命性突破。
技術瓶頸：傳統(tǒng)設備難以應對高速生產線需求
高光譜成像技術因能同時捕捉目標的空間信息與連續(xù)光譜特征，在食品加工、礦石分類、塑料回收等工業(yè)場景中具有不可替代的優(yōu)勢。然而，傳統(tǒng)推掃式高光譜相機受限于像素 - 速度匹配難題，幀率普遍低于700fps，在高速傳送的生產線上常出現(xiàn)圖像模糊、邊緣抖動等問題，6毫米以下的微小目標更是難以識別。
現(xiàn)有解決方案或依賴精密光學元件導致成本高企，或需復雜算法重構增加系統(tǒng)延遲，均難以滿足工業(yè)化大規(guī)模應用需求。
彩譜科技基于該技術研發(fā)的超高速高光譜相機，已在工業(yè)與農業(yè)領域實現(xiàn)廣泛應用，并顯著提升了分選工作的精度與效率。
核心創(chuàng)新：雙引擎驅動實現(xiàn)速度與精度平衡
研究團隊創(chuàng)新性地將傳感器感興趣區(qū)域（ROI）技術與棱鏡 - 光柵復合色散結構相結合，構建了硬件級超高速成像方案：
通過選取9.6 mm×1.5 mm的ROI區(qū)域，將成像視野壓縮至全幀面積的1/5，配合定制化讀出模式，在保證640像素空間分辨率的同時，將數(shù)據(jù)傳輸量降至原來的20%，為超高幀率奠定基礎。
定制設計的棱鏡 - 光柵模塊則完美解決了高速成像中的畸變問題。該結構利用棱鏡與光柵的色散特性互補，將光譜線彎曲（Smile）和梯形畸變（Keystone）控制在亞像素級別，實測光斑半徑小于7μm，調制傳遞函數(shù)（MTF@33.33 lp/mm）保持在0.6以上，確保成像質量不受速度提升影響。
實驗驗證：3448 fps 幀率實現(xiàn)精準檢測
在1m/s的模擬傳送帶實驗中，該系統(tǒng)展現(xiàn)出卓越性能：
? 動態(tài)成像時，3000+fps的幀率有效抑制了邊緣抖動，6毫米尺度目標的識別準確率提升至98%以上；
? 光譜分辨率維持在高精度水平，可清晰區(qū)分樹葉的健康狀態(tài)、礦物的成分差異；
? 在塑料分揀測試中，通過光譜指紋分析，成功實現(xiàn)PS、PE、PMMA等材料的實時分類，準確率達99.2%。
對比實驗顯示，該系統(tǒng)幀率較商用FX17等主流設備提升5倍，而成本大大降低。
應用前景：開啟工業(yè)檢測智能化新篇章
該技術的突破為高動態(tài)工業(yè)場景提供了關鍵硬件支撐。在食品加工領域，可實現(xiàn)流水線水果的糖度實時檢測；在塑料回收行業(yè)，能以2.5 m/s的速度完成混合塑料的精準分揀；在礦石分選環(huán)節(jié)，可快速識別礦石品位差異。
項目負責人表示：“這項技術的核心價值在于平衡了速度、精度與成本，我們相信它能成為工業(yè)4.0時代的重要基礎設施。” 目前，相關技術已申請發(fā)明專利5項，成果已經應用于多家頭部客戶的設備。
依托國家重點研發(fā)計劃支持，研究團隊下一步將聚焦高速高光譜成像技術延伸至測色領域，推出新一代測色儀展現(xiàn)強勁技術實力。該測色儀搭載論文核心的棱鏡-光柵復合色散模塊，憑借13nm平均光譜分辨率與亞像素級光斑控制（RMS半徑< 7μm），可精準捕捉細微顏色差異，完美適配塑料、食品包裝、涂料等工業(yè)產品的色差檢測。其ROI技術支持針對性測量微小區(qū)域（最小6mm級目標），兼顧高速響應與測量精度，解決傳統(tǒng)測色儀在動態(tài)場景或精細部位檢測中的短板。從高光譜成像到專業(yè)測色，彩譜以硬件級創(chuàng)新延續(xù)技術優(yōu)勢，為顏色質量控制提供標桿級解決方案。
