可見光攝像機是否通過簡單的轉換可以變成近紅外攝像機?

自己的實驗室在做一個項目,涉及到一個問題:我有一個可見光攝像機,通過簡單的轉換(比如在可見光攝像頭上貼一層特殊的罩子或者抹一層材料)是否可以達到近紅外攝像機的效果?如果有這樣的方法,我採集到的可見光視頻是否可以通過演算法轉化為近紅外的視頻?(演算法就相當於那層特殊的罩子或者那層材料?)

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很久之前提的問題沒想到最近這麼多人添加回答哈~~可能敘述的不是很清楚~~我再補充點:

我們項目用到了國內某研究所的鏡頭,那個鏡頭分為可見光和紅外兩種模式 。紅外模式根據成像很明顯可以看出是遠紅外,熱成像;可見光模式有一個近紅外的指令,發過去之後可以看到屏幕上像有一層什麼東西罩上了一樣,頓時變得近紅外起來。具體表現是:灰度視頻,對光不敏感,能透過玻璃。。
我們導師一想,這個挺好啊,我們要是用軟體演算法模擬出那個罩子,我們的視頻處理演算法天下第一啦哈哈哈哈!!~~TIP什麼的都是小case啦哈哈哈哈!!~~
於是乎有此問……現在看來演算法實現確實略有玄幻,就當給大家科普知識啦~~


沒人邀我,哈哈哈……

結論是,不一定,要看你的相機鏡頭裡用到了哪些玻璃材料。
改裝或者鍍膜都是沒用的。普通鏡頭不能拍紅外是因為有的材料對於紅外線的透過率很低,以至於光線基本透不過鏡頭,都被鏡頭裡的玻璃吸收掉了。

給你看4種lens design中較常用到的材料的透過率曲線吧:

如果你的鏡頭裡剛好都是F2, NBK7這種材料,你要用的紅外波段又是近紅外,在1微米左右的話,那是沒問題的,直接用就好。
但是如果你的鏡頭裡一旦有一片LF7這種材料的鏡片的話,結果就是災難性的了。


鏡頭只是告訴你哪些光能通過,不過我很好奇的是相機的sensor材料和工作原理,因為這兩個才是主要決定能否改造以及如何改造的關鍵


對於大多數常見光源與常見物體來說,其在VIS波段與NIR波段所成的像是有相關性的。如果已知被攝物體與光源的大致特性與範圍,那麼可以嘗試用可見光攝像機與近紅外攝像機分別拍攝一些場景,而後分析並找出兩組圖像之間的相關性,通過訓練得到一個模型。而後,可通過此模型估計其他可見光圖像對應的近紅外圖像。如果假設相關性為線性,那麼最簡單的方法莫過於線性回歸。


其實是有的,思路和題主的差不多,一般是在CCD上覆蓋一個熒光塗層,轉換髮光。而不是在鏡頭上鍍這個塗層。

The Near Infrared Camera consists of a CCD focal plane array coated with a phosphor that emits visible radiation when illuminated with wavelengths between 1460nm and 1600nm.

這是我在Edmund的網站上找到的介紹。

不過這種相機一般管制比較嚴格,在國內想買到有點難度。

有關資料可以看這個網站,不確定國內可以打得開不。。
http://www.edmundoptics.com/cameras/nir-uv-cameras/1460-1600nm-near-infrared-camera/2384/


硬體改造
一般來說,相機的紅外改造,是將相機內的低通濾波片(只允許可見光通過)換成帶通的紅外濾波(只允許近紅外的光線通過)。

(圖片來自於youtube一高手對相機進行紅外改造,核心部分就是換濾波片,整個操作很精細!原視頻鏈接:https://www.youtube.com/watch?v=SeySK1Q4QYE)。

所以,如果是使用一個已經濾掉了紅外光的普通相機,這樣拍攝獲得視頻本身不包括紅外的部分,也就談不上使用演算法來轉換視頻。

軟體改造
但是如果相機的感測器本身可以對近紅外成像,也許演算法上可以實現,這個我就不太懂了。國外有一些公司是專門對相機進行紅外改造的,他們網站上放了些照片(原圖鏈接:Conversions),題主也可以參考一下。

這張照片,是對部分可見光和紅外光成像。

這張是對近紅外成像,使用了715nm的濾波片。

這張也是對近紅外成像,使用了830nm的濾波片。題外話
我導師更玄幻,想讓我把普通相機改造成中紅外的……然而,並不行。中紅外和遠紅外的相機的感測器造價昂貴,都是特製的,有很多類型,而且很多需要通過低溫來降噪,如果感興趣的話可以參考 M. Vollmer, Infrared Thermal Imaging 這本書。


百度百科:近紅外光(Near Infrared,NIR)是介於可見光(ⅥS)和中紅外光(MIR)之間的電磁波,按ASTM(美國試驗和材料檢測協會)定義是指波長在780~2526nm範圍內的電磁波,習慣上又將近紅外區劃分為近紅外短波(780~1100nm)和近紅外長波(1100~2526nm)兩個區域。

主要取決於兩點:1、鏡頭是否能在近紅外下有良好的光透過率;2、圖像感測器對近紅外光是否有較好的成像效果。目前安防市場上常見的監控紅外攝像機都是既能對可見光成像,又能對部分近紅外短波成像(攝像機自帶的紅外燈主要是850nm,少數是940nm)。對於更長的波長,目前有紅外熱成像攝像機,分為長波熱像儀( 8 μm 至 15 μm )和中波熱像儀( 2.5 μm 至6 μm),主要用於非接觸式測溫。

所以,要看題主所說的近紅外具體是指哪個波段。


網上隨便搜了一個CCD的感光能力和波長的關係:

CCTV System: CCD: Quantum Efficiency

雖然消費機相機里用的是CMOS而不是CCD,但是上圖基本上還是成立的。觀察可見,在超過可見光範圍(700nm)之後,感光度下降的很快。700-1000nm之間這段還有可能成像。當然前面的光學部分可能需要調整。超過1000nm就沒戲了,CCD和CMOS都不感光了。

確實有材料,可以吸收可見光波段的能量,並釋放出NIR波段的光。然並卵。把這種材料塗在鏡頭上,那麼熒光發生以後,光源的位置就在鏡頭上,而不是原來的被拍攝物體了。這樣鏡頭根本是無法成像的。


理論上講是可以得。

塗上一層紅外-可見光轉換材料;把紅外轉換成可見光成像。


看你這麼做的目的是什麼吧。
如果僅僅是為了視頻效果,像電影里看著一個個人型紅外圖像動來動去很酷,那麼改硬體還不如改軟體。
如果是想節省成本,那我估計你的改裝費不會比做新的便宜,至少你的鏡頭和感測器都要改成適合紅外波段的。
如果僅僅為了研究和興趣,那麼請自便。


請到百度上查下什麼是可見光,什麼是近紅外


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