一、测试目的
验证阿秒科技SWIR033AU短波红外相机在区分有机物料（红豆）与无机物料（石头）方面的成像能力，并与可见光相机的成像结果进行对比。
二、应用背景与原理
2.1 应用背景
在食品加工、农产品分选和矿物检测等行业中，常常需要快速、非接触地区分外观相似但性质不同的物料。例如，在谷物加工过程中，小石子等无机杂质可能混入粮食中，传统可见光成像难以有效区分二者，给食品安全带来隐患。短波红外（SWIR）成像技术为这一难题提供了有效的解决方案。
2.2 检测原理
短波红外相机的成像范围大多为400nm-1700nm，通过捕捉红外光成像。有机物红豆和无机物石子在短波红外的吸收程度不同，石子在短波红外波段具有较高的吸收率，会发生吸收，图像上会呈现暗色。红豆吸收较少在图像上会呈现亮色，因此得以区分出红豆和石子。可外加红外光源补光增强不同区域的反射强度差异。
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SWIR033AU |
| 可见光相机 | 阿秒科技VIS028CU3.2-NC |
| 光源 | 1300nm红外光源 |
| 测试样品 | 红豆若干，同色小石子若干 |
四、测试步骤
- 将红豆和石子样本混合，位置固定于SWIR033AU短波红外相机镜头视野中央。
- 手动调节SWIR033AU短波红外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）。
- SWIR033AU短波红外相机依次在无补光和滤光片，使用1300nm光源，使用1300nm滤光片和光源下拍摄图像。
- 对比不同条件下红豆和石头的成像差异。
五、测试结果
5.1 图像观察结果
拍摄同色红豆和石子
拍摄同色红豆和石子
在1300nm光源补光下拍摄同色红豆和石子
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 | 由于外观差异不明显，很难区分出混入红豆的同色石子。 |
| 2 | SWIR033AU | 自然光 | 可直接观测到红豆和石子的成像差异显著，石子因在短波红外光下的反射率较低，在图像中呈现较暗的灰度区域，红豆因对红外光吸收较少而呈现较亮的灰度区域。 |
| 3 | SWIR033AU | 搭配1300nm光源补光 | 图像整体亮度提升，红豆和石子的明暗对比增强。 |
5.3 对比度定量分析
为定量评估液位成像的区分能力，采用对比度公式计算：
对比度=（Imax−Imin）/灰度值范围，其中Imax 和 Imin 分别为红豆和石子的平均灰度值，灰度值范围取8bit图像下的255。
则上述拍摄图片红豆和石头的对比度如下表
| 拍摄条件 | 石子灰度值 | 红豆灰度值 | 计算对比度 |
|---|---|---|---|
| SWIR033AU直接拍摄 | 75.6 | 133.0 | 0.23 |
| 使用1300nm光源补光 | 80.8 | 141.9 | 0.24 |
六、结果分析
SWIR033AU短波红外相机能够有效区分红豆与石子两类不同的物料，在短波红外成像中两者灰度值差异明显，相机信噪比高，可以满足该应用场景的需要。使用1300nm红外光源补光时，对比度更高，区分红豆和石子效果更佳。在产线应用中，推荐使用1300nm红外光源，以获得更高对比度，从而提升检测稳定性。
七、结论
阿秒科技SWIR033AU短波红外相机能够可靠地区分有机物红豆与无机物石头两类不同性质的物料。测试中红豆在SWIR波段呈现出明显的亮区，石头则呈明暗区，两者灰度对比清晰，证明了短波红外相机SWIR033AU在粮食加工和食品异物检测领域的良好适用性。在 1300 nm光源补光的使用条件下，成像对比度更优，可显著提升产线杂质检测的准确率。
