项目名称：SWIR1503B10G短波红外相机拍摄同色油和水的成像实验
测试单位：北京阿秒科技有限公司
测试时间：2026年5月
一、测试目的
验证阿秒科技SWIR1503B10G短波红外相机区分同色油和水两种液体方面的成像能力，评估短波红外关于液体识别和油水分离检测的可行性，并与可见光相机成像结果进行对比。
二、应用背景与原理
2.1 应用背景
在工业生产、食品加工、化工存储及环境监测中，经常需要区分油与水两种液体。例如，检测管道中是否混入水分、监测油罐中的积水层、判断废液中的油水分离效果等。当油和水颜色相同时，肉眼及可见光相机无法直接区分。短波红外成像技术基于液体分子对红外光的不同吸收特性，可有效解决这一问题
2.2 检测原理
水对红外光的吸收非常强烈，能够吸收1450 nm波长的红外光，反射信号较弱，成像呈现暗区。而油在此波段无强吸收特征，反射信号会相对较强。因此可以通过红外相机拍摄油和水的成像，实现快速精准识别。另外还可以使用外加红外光补光或使用红外滤光片以增强相机捕捉到油和水反射光不同强度的差异。
2.3 对相机性能的要求
- 高信噪比（SNR）
- 高量子效率（QE）
本报告所用SWIR051AU相机指标：
- 最大信噪比：62.98 dB
- 在1300 nm波长处量子效率：约 75%
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 SWIR1503B10G |
| 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 | 同色油和水 |
| 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
- 将等量的油和水分别放置于两个相同的塑料容器中，固定SWIR1503B10G相机，调整油和水位置使其位于镜头视野中央。
- 手动调节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）。
- SWIR1503B10G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。
- 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
- 可见光相机拍摄：油和水均为无色透明液体，外观完全一致。在塑料容器中，可见光图像几乎无法区分两者，两者亮度、颜色无差异。
- SWIR1503B10G直接拍摄：水的区域呈现暗色，具有极低的灰度值，油区呈现亮白色。二者之间的灰度对比非常显著，可以轻松区分
- 加入1300nm光源补光：图像整体亮度提升，明暗对比进一步增强。
- 加入1300nm滤光片：筛出掉1300nm波长外其他的光，明暗对比增强。
- 滤光片+光源补光：成像质量最佳，水区呈现深灰色，油区呈现亮白色，二者区分最清晰。
5.2 对比度定量分析
为定量评估橘子健康损伤的区分能力，采用对比度公式计算：
对比度=Imax−Imin灰度值范围
其中 Imax 和 Imin 分别为食盐和白糖的平均灰度值，灰度值范围取8bit图像下的255。
| 拍摄条件 | 水灰度至 | 油灰度值 | 计算对比度 | |
| SWIR1503B10G 直接拍摄 | 65.7 | 24.6 | 0.16 | |
| 使用1300 nm 光源补光 | 89.5 | 27.9 | 0.24 | |
| 使用1300nm滤光片 | 92.8 | 49.3 | 0.17 | |
| 使用1300nm滤光片和光源 | 114.6 | 48 | 0.26 | |
六、结果分析
- 功能验证：SWIR1503B10G短波红外相机能够有效分区同色油和水，水呈暗区，油呈亮区，明暗对比明显。
- 现象总结：相比于短波红外相机直接拍摄，加入1300nm滤光片和光源拍摄成像的对比度最高，对比度提升到0.26，成像质量最佳，识别可靠性最高。
- 性能表现：相机信噪比高，图像背景干净，油和水对比明显，能够满足该场景需求。
七、结论
阿秒科技SWIR1503B10G短波红外相机能够高效地区分化学成分不同的油和水，即使二者颜色完全相同。在1300 nm滤光片和光源补光下，油和水度对比度最高。该相机具有高信噪比、高量子效率，可应用于油水界面检测、管道泄漏监测、储罐积水报警及食品加工中的液体检疫等领域，是一种非接触、实时、低成本的光学检测方案。
在实际应用中建议使用1300 nm滤光片及同波段光源补光，以获得最佳成像对比度。
