Specim高光譜相機應(yīng)用案例：金屬和織物上的油污檢測

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

但是高光譜相機在某些波長下工作時能夠捕捉到油存在的信息,。

Specim高光譜相機對其進(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 

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

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

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

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

                                                          圖2：Specim FX17相機采集的偽彩色圖像

圖3. Specim FX17相機測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，因為它們僅與金屬有關(guān),，不會被任何類型的油破壞

    圖4. Specim FX17相機測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，

 因為它們僅與織物有關(guān),，不會被任何類型的油破壞,。

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

圖5. 基于光譜的檢測結(jié)果

pecim SWIR相機 

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

SWIR比FX17檢測到的材料更多,。

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

可以部分檢測到Weltlite油,。

圖6：Specim SWIR相機采集的偽彩色圖像

圖7. 使用Specim SWIR相機測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,，

因為它們僅與金屬有關(guān),，不會被任何類型的油破壞.

圖 8. 使用 Specim SWIR 相機測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,，

 因為它們僅與織物有關(guān),，不會被任何類型的油破壞

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

 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)在織物上廣泛擴散。

Specim FX50相機

     Specim FX50相機覆蓋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甚至可以檢測到微小的油滴,。

測試顯示在3300和3500 nm光譜范圍之間有很強的吸油性

Specim FX50相機測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，

因為它們僅與織物有關(guān),，不會被任何類型的油破壞,。

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

并使用Specim FX50相機進(jìn)行分類,。

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

                                                                       FX50(2700 – 5300 nm)