天天看點

電磁波波譜及不同波長成像圖

1、電磁輻射波

  實際的圖像處理應用中,最主要的圖像來源于電磁 輻射成像。電磁輻射波包括無線電波、微波、紅外線、可見光、 紫外線、X射線、γ射線。電磁輻射波的波譜範圍很廣,波長最長的是無線電波 為3×102m,其波長是可見光波長的幾十億倍;波長 最短的是γ射線,波長為3×10-17m,其波長比可見光 小幾百萬倍。

電磁波波譜及不同波長成像圖

圖1 電磁輻射波譜

電磁波波譜及不同波長成像圖
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圖2電磁輻射波譜

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圖3可見光光譜分布譜

2 、γ(GAMA)成像

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3、 X射線成像

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4、 紫外線成像

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5 熱成像工作區域

  熱成像裝置工作在中紅外區域(波長3~5um)或遠紅外區域(波長8~12um)。通過探測物體發出的紅外輻射,熱成像儀産生一個實時的圖像,進而提供一種景物的熱圖像。并将不可見的輻射圖像轉變為人眼可見的、清晰的圖像。熱成像儀非常靈敏,能探測到小于0.1℃的溫差。

  工作時,熱成像儀利用光學器件将場景中的物體發出的紅外能量聚焦在紅外探測器上,然後來自與每個探測器元件的紅外資料轉換成标準的視訊格式,可以在标準的視訊螢幕上顯示出來,或記錄在錄像帶上。由于熱成像系統探測的是熱而不是光,是以可全天候使用;又因為它完全是被動式的裝置,沒有光輻射或射頻能量,是以不會暴露使用者的位置。

電磁波波譜及不同波長成像圖

圖4紅外熱成像圖

6、SAR圖像

電磁波波譜及不同波長成像圖
電磁波波譜及不同波長成像圖
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7、射頻波段成像

   射頻主要用于無線通信,但也能用于醫學成像,MRI是常見的影像診療手段。

電磁波波譜及不同波長成像圖

8、白熾燈和日光燈光譜圖

  白熾燈 基本在400nm+;由于白熾燈是鎢絲的熱效應發光,波長主要集中在可見光偏紅色以及紅外波段。下面是日光和白熾燈光譜的對比(注意右邊是短波段)

電磁波波譜及不同波長成像圖
電磁波波譜及不同波長成像圖

  在455-500納米之間的藍光對于人體來說是必不可少的,它可以調節生物鐘,睡眠、情緒和記憶力與它都有密切的關聯;目前藍光對人體主要會造成以下的傷害,容易引起視力疲勞,久而久之會引起視力下降;其次會對眼睛造成不可逆轉的損傷,因為能量極高的有害藍光可以直接穿透晶狀體直達視網膜,不僅影響視力,還會導緻黃斑病變以及白内障,對于正處于生長發育期的兒童影響更為明顯。

9、單模光纖和多模光纖工作的波段

   單模光纖:隻能夠傳輸一個模式的信号波。單模光纖因為隻沿着直線進行傳播,無反射,是以不存在模式色散,使得單模光纖的傳輸頻帶很寬,因而适用于主幹、大容量、長距離的系統。 以發光二極管或雷射器為光源,采用1310nm和1550nm兩個波段。單模光纖中心玻璃芯很細(芯徑一般為9或10μm),從外形來說就比多模光纖細的多。

  多模光纖:可以承載多路光信号的傳送,即多條光路徑可同時在一根光纖中傳輸多種模式的光,由于有多個模式傳送,是以存在有很大的模間色散,其傳輸性能較差、頻帶較窄、容量小,是以,多模光纖傳輸的距離就比較近,一般隻有幾公裡,常用于小容量,短距離的系統。 多模光纖以雷射器為光源,采用850nm和1300nm兩個波段。多模光纖中心玻璃芯較粗(50或62.5μm)。

10、毫米波雷達工作波段

   毫米波雷達,顧名思義,就是工作在毫米波頻段的雷達。毫米波(Millimeter-Wave,縮寫:MMW),是指長度在1~10mm的電磁波,對應的頻率範圍為30~300GHz。如圖2,毫米波位于微波與遠紅外波相交疊的波長範圍,是以毫米波兼有這兩種波譜的優點,同時也有自己獨特的性質。毫米波的理論和技術分别是微波向高頻的延伸和光波向低頻的發展。

電磁波波譜及不同波長成像圖

電磁波譜圖

  根據波的傳播理論,頻率越高,波長越短,分辨率越高,穿透能力越強,但在傳播過程的損耗也越大,傳輸距離越短;相對地,頻率越低,波長越長,繞射能力越強,傳輸距離越遠。是以與微波相比,毫米波的分辨率高、指向性好、抗幹擾能力強和探測性能好。與紅外相比,毫米波的大氣衰減小、對煙霧灰塵具有更好的穿透性、受天氣影響小。這些特質決定了毫米波雷達具有全天時全天候的工作能力。

目前,各大國的車載雷達頻段主要集中在在24GHz、60GHz和77GHz這3個頻段,如表1展示了主要國家車載雷達頻率劃分情況。其中,24GHz的波長是1.25cm(雖然24GHz的波長是1.25cm,但是目前業界也依然将其稱之為毫米波),60GHz是5mm,77GHz的波長則更短,隻有3.9mm。正如前面所說,頻率越高波長越短,分辨率、精準度就越高。是以,精度更高的77GHz雷達正努力成為汽車領域主流傳感器。

表 主要國家車載雷達頻率劃分情況

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  我們知道,光和電磁波一樣由自己的波長,而波長越短走的線路越直,繞過障礙物的能力也越弱。毫米波雷達發射的電磁波波長在1-10mm之間,而目前主流的雷射雷達發射的雷射波長為905nm和1550nm。雷射的優勢在于聚焦,很長的距離上都不會發散,但這樣就無法繞過障礙物,在雨霧、風沙等天氣時會受到極大的幹擾,甚至無法工作。

  是以,雷射雷達不能作為單獨的感覺硬體,但雷射雷達與毫米波雷達、攝像頭等進行資料融合,可以得出更全面的周遭環境資訊,對自動(輔助)駕駛的路徑規劃和安全性有着極大的幫助。

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