當今機器視覺行業(yè)，相機顏色輸出主要依賴bayer濾鏡。但在實際應用中，對光譜的成像需求遠遠超出了傳統(tǒng)的標準RGB顏色：一些應用需要非常規(guī)的 RGB 波段，另一些應用只需要人眼不可見的波長，如紫外線、近紅外或短波紅外。隨著成像應用場景越來越復雜，有時候需要更多的光譜通道。利用分光成像進行圖像處理技術的需求越來越高，而多光譜和高光譜工業(yè)相機能滿足此需求。下面將介紹多光譜和高光譜工業(yè)相機以及兩者如何區(qū)分。

普通相機在光線進入時，會將光的所有波長組合成一張圖像，通過多光譜相機則可以將光源分成多光譜信息。這里的分光是指將光線分成多波長的現(xiàn)象。人眼只能感知可見光區(qū)域（380-780nm）的波長，而分光圖像可以將相同波長分成多個波段后處理數據。

光譜相機內部結構如下所示。從光源進入的光線，通過鏡頭和光柵集中后，通過分光裝置(光柵Grating)進行分光，最后傳輸到傳感器。

光譜相機內部結構

根據光譜波段數量的不同，光譜相機可分為高光譜相機和多光譜相機，兩者之間的主要區(qū)別在于它們記錄的波段數量和波段的寬度（即光譜分辨率）。在選擇相機時，需要考慮各相機的優(yōu)點和缺點以及使用環(huán)境選擇合適的相機。（*高光譜相機的波段數可能因型號而異）。

按照標準定義，高光譜相機會記錄超過100 個波段，而多光譜相機記錄的波段則要少一些。視覺界普遍認為具有 2 到 100 個波段的成像可以稱為“多光譜”。但是這個定義沒有考慮光譜范圍的寬度或采樣率。這意味著，如果相機覆蓋 400–600 nm 的光譜范圍并會記錄50個波段，那么它不是高光譜相機，而如果它覆蓋400–800nm 且采樣率相同（意味著這次會記錄 100 個波段），那么它就是高光譜相機。

高光譜和多光譜相機成像數據對比

高光譜成像涉及捕獲和分析來自電磁波譜中大量狹窄、連續(xù)波段的數據，從而為圖像中的每個像素生成高分辨率光譜。因此，高光譜相機可以提供平滑的光譜。多光譜相機提供的光譜呈現(xiàn)出階梯狀或鋸齒狀，無法精確地描繪光譜特征。

光譜成像提供的數據比多光譜成像更詳細，因此可以更具體地分析并更準確地識別各種材料和物質。由于光譜分辨率有限，多光譜成像可能無法區(qū)分密切相關的材料。

多光譜成像由彼此離散定位的光譜帶組成，它們不提供連續(xù)光譜。高光譜成像提供一段準連續(xù)范圍的光譜，例如400-1100 nm，步長為 1 nm。

上圖例子中，異物在榛子檢驗過程中被定位。這些異物在 NIR 中吸收更高的能量，因此在 NIR 圖像中顯得更暗。反觀普通的 RGB 彩色圖像，異物和榛子之間的差異則不明顯。

選擇高光譜or多光譜工業(yè)相機？

高光譜成像技術和多光譜成像技術都在各種研究、工業(yè)和遙感應用中廣泛用于捕獲和分析電磁波譜。這兩種技術彼此互補，具體如何選擇取決于應用要求和現(xiàn)有數據的級別。

如果應用需要涵蓋的光譜波段較多，所需的光譜分辨率也較高，超出了多光譜成像技術的能力范圍，那么解決方案自然就是高光譜相機。

如果應用涵蓋特定波段，那么多光譜相機與高光譜相機都可選。這就需要用戶知道檢查或分析時必須涵蓋的選定光譜波段數量。如果用戶不知道應用的光譜要求或它們非常復雜，則最好使用高光譜相機來收集分析數據。

高光譜相機還提供了更大的靈活性，讓用戶可以在之后對機器進行升級，以便分選新的雜物或材料。有些高光譜相機可以轉換為多光譜相機，而多光譜相機永遠無法變成高光譜相機。

最后，價格是選擇時考慮的一個重要方面。一般來說，高光譜相機比多光譜相機價格更高些，所需的處理能力也更多。不過，情況也并非總是如此，尤其是當需要為多光譜相機定制較多數量的波段時。