SWIR051AU短波红外相机拍摄不透明容器液体位置成像实验

一、测试目的

验证阿秒科技SWIR051AU短波红外相机在不透明塑料瓶场景下，通过短波红外成像技术检测瓶内液体液位的能力，并与可见光相机进行对比，评估光源补光和滤光片对成像对比度的提升效果。

二、应用背景与原理

2.1 应用背景

塑料瓶状喷雾或清洗剂等是人们日常生活中很常见的物品，这类包装常采用遮光或不透明设计，以保护内容物稳定性，但这也导致消费者和产线质检无法通过肉眼或普通相机判断瓶中液体的剩余量或灌装是否合格。

2.2 检测原理

多数在可见光下不透明的塑料（如HDPE、PP）在短波红外波段（SWIR，900–1700 nm）具有良好透光性。

水能够吸收在1450 nm波长左右的红外光，短波红外相机可以拍摄瓶中液体的成像以确定液体的含量。有液体的区域，光被水分子大量吸收，反射信号弱，呈现暗区；无液体的区域，呈现亮区。通过明暗界线可清晰判断液位高度，实现非接触、非破坏的实时检测。

另外，还可使用红外光源补光或使用红外滤光片，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 SWIR051AU
可见光相机	阿秒科技 VIS028CU3.2-NC
光源	1300 nm 红外光源
滤光片	1300 nm 红外滤光片
测试样品	不透明塑料瓶，内含清洗液
环境条件	室内环境，除实验补光灯无特殊光源，温度25℃

四、测试步骤

1. 固定SWIR051AU相机，调整塑料瓶位置使其位于镜头视野中央。
2. 手动调节相机焦距及光圈大小，使成像清晰。
3. 选择合适的曝光时间（手动或自动模式）。
4. SWIR051AU相机在无滤光片光源补光，1300nm光源补光，1300nm滤光片，1300nm滤光片和光源补光下进行拍摄。
5. 使用可见光相机（VIS028CU3.2-NC）在相同位置拍摄对照图像。

五、测试结果

5.1 图像观察结果

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	塑料瓶完全不透明，无法看到内部液体，图像仅见瓶体表面。
2	SWIR051AU	自然光	可清晰看到瓶内液体区域呈现暗区，无液体区域呈现亮区，液位分界线明显。
3	SWIR051AU	搭配1300nm光源补光	画面整体亮度提升，明暗对比进一步增强
4	SWIR051AU	加装1300nm滤光片	筛出1300nm以外波段光线，明暗对比增强
5	SWIR051AU	1300nm滤光片和光源	成像质量最佳，背景干净，液位分界最清晰。

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​ 分别为无液体区域和液体区域的平均灰度值，灰度值范围取8bit图像下的255。

拍摄条件	计算对比度
SWIR051AU 直接拍摄	0.10
使用1300 nm 光源补光	0.15
使用1300nm滤光片	0.16
使用1300nm滤光片和光源	0.18

六、结果分析

1. 功能验证：SWIR051AU相机能够有效透过不透明塑料瓶，清晰成像瓶内液体，并准确显示液位高度。
2. 性能表现：相机信噪比高，图像背景干净，液位明暗边界稳定，符合工业质检要求。
3. 使用建议：在实际应用中，推荐同时使用1300nm滤光片和同波段补光光源，以获得最高对比度，从而提升检测稳定性。

七、结论

综合成像效果与数据测试结果表明：阿秒科技 SWIR051AU 短波红外相机可高效实现不透明塑料容器的非接触式液位检测。搭配 1300 nm 红外光源与同波段滤光片，可获得最佳的液位图像对比度，最大化提升检测精度。

结合设备特性与检测能力，该产品可广泛落地于多行业工业场景：

1. 日化、洗护用品生产线：喷雾瓶、清洁剂瓶、护肤品不透明包装瓶的在线灌装检测、满瓶 / 缺瓶不良品分拣；
2. 食品饮料行业：不透明避光包装饮品、酱料容器的液位抽检与灌装精度把控；
3. 精细化工、试剂行业：避光型化工试剂瓶、实验室耗材瓶的液体余量监测、成品质检；
4. 医药包装领域：药用避光塑料瓶、外用制剂瓶的灌装液位检测，保障药品生产合规性。