友思特技术 | 归类缤纷：如何轻松搭建一套用于塑料分拣的高光谱检测系统？
2025年3月25日
多光谱技术和高光谱技术能够高效经济地帮助塑料实现准确回收。本文详述了友思特 BlackIndustry 系列高光谱相机系统的搭建方式，清晰解读了高光谱技术在回收领域的优势应用。
友思特 | 高光谱相机
Product Selection
产品选型
Core advantages
核心优势
Application scenarios
应用场景
Application case
客户实例
Technical Resources
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友思特 多光谱相机 & 高光谱相机
多技术融合，全场景覆盖
图像与光谱数据的结合：高光谱技术是一种测量图像每个像素的反射光强度的技术。每种材料的反射光谱独一无二的，可用于识别相应材料，分析材料和物体的各种特性。
多种技术原理一网打尽：电光可调谐滤波器、光谱预测技术、光栅分光、F-P可调谐滤光片等多种技术路线，实现高光谱相机不同分辨率、帧频、成像模式的丰富选择
多种特色光谱相机：最大6.4MP成像分辨率、>50Hz面阵成像帧频、>1000Hz线阵帧频、手持便携式、低成本
宽光谱范围选择：覆盖可见光-近红外-短波红外，满足各类样品检测的需要
Muses-SnS
世界上第一台 4K 视频速率快照光谱相机和实时光谱映射仪，用于实时采集、捕获、可视化和分析。
UHD/4K图像分辨率，基于AI的光谱模拟技术，先进的超快光谱分类与视频速率采集并行，实时显示监督/无监督分类图。
370-1000nm光谱范围，90%光通量，适用透射、反射、荧光三种操作模式。
PhenoCheck 手持式光谱相机
低成本便携式农作物成像仪，以视频速率获取和显示植被指数、光谱图像。USB线缆连接平板电脑，触摸屏软件操作。
集成 LED 阵列光源，可实现漫反射和荧光光谱成像两种工作模式的灵活切换。
400-1000nm光谱范围，专为农作物检测的光谱波段。
Muses-SnS
世界上第一台用于遥感的无人机相机，通过单个可变换镜头，实时获取多达24张4K级空间分辨率的光谱图像。
370-1000nm光谱范围，94%滤光片光通量，可扩展至 315 个光谱波段。
MUSES9-HS
基于全帧可调滤光片的高光谱相机，卓越的光吞吐能力，94%滤光片光通量，＞4OD（T=0.00001%）的带外阻隔。
通用C接口直接适应各种镜头/显微镜/望远镜等多种配置方式
370-1000 nm 光谱范围，640 万像素，可扩展至 315 个光谱波段。
MUSES9-MS
一体式双传感器光谱相机，可在 365-1700nm 光谱范围内运行，有效地满足了对集成、体积、重量和低成本的需求。
UV-VIS-NIR-SWIR 的超宽光谱信息，提高光谱成像和分析能力，扩大应用范围。
365-1700nm光谱范围，自定义光谱范围和光谱波段数量
Solomon 高光谱成像相机
500nm - 920nm 宽光谱范围，21个波段且数目可调，中心波长可调；1280x1024、1920x1024(RGB)高分辨率。
搭载NIR/VIS/RGB三个高速摄像头，RGB可提供彩色图像。
100 x 87 x 24 mm 小体积，线缆连接电脑供电+显示画面，轻巧便携，简单畅联。
MUSES9-HS
基于全帧可调滤光片的高光谱相机，卓越的光吞吐能力，94%滤光片光通量，＞4OD（T=0.00001%）的带外阻隔。
通用C接口直接适应各种镜头/显微镜/望远镜等多种配置方式
370-1000 nm 光谱范围，640 万像素，可扩展至 315 个光谱波段。
Monarch Pro 移动多光谱相机
705nm - 920nm 宽光谱范围，10个波段数目可调，中心波长固定；1280x1024高分辨率。
60 x 40 x 14.5 mm 小体积，30g 轻巧便携，线缆连接电脑供电+显示画面，简单畅联。
高速镜头，即时获取黑白图像，可自行处理为伪彩色图像。
Neptune 独立多光谱成像系统
705nm - 920nm 宽光谱范围，10个波段数目可调，中心波长固定；1280x1024高分辨率。
239 x 109 x 107 mm 小体积，触摸屏控制，内部锂电池(6600 mAH)+内置照明补光(650-960nmLED)。
高速镜头，即时获取黑白图像，可自行处理为伪彩色图像。
BlackIndustry VNIR V2 高光谱相机
500-1000nm可见光-近红外宽光谱，250个光谱波段，1920像素超高空间分辨率，全画幅帧率 430Hz，ROI帧速率750Hz
集成GPU，可在相机上进行数据预处理；可通过BlackStudio软件、GenICam 或专用 C++/Python API 进行控制
适用于工业在线应用、高速传送带的分拣应用等
BlackIndustry NIR 近红外高光谱相机
700-1050nm 近红外宽光谱范围，89个光谱波段，1920像素超高空间分辨率，全画幅帧速率 540Hz，ROI 帧速率 1000Hz
集成GPU，可在相机上进行数据预处理；可通过BlackStudio软件、GenICam 或专用 C++/Python API 进行控制
适用于工业在线应用、高速传送带的分拣应用等
BlackIndustry SWIR 1.7 系列 短波红外高光谱相机
900-1730nm 短波红外宽光谱范围，420个光谱波段，全画幅帧速率 450Hz，Pro型号 ROI 帧速率高达 2230 Hz
可选标准版、Max、Pro三种型号，分别具备 640px 、1280px、2560px 的高空间分辨率
索尼 SenSWIR 传感器技术， 更高的均匀性和光谱灵敏度
BlackStudio 高光谱成像软件
适用 ENVI 格式图像的实时数据采集和分析
简单易用界面+交互式功能， "Capture" 与 "Analysis"选项卡排布清晰，可在设置相机和分析数据之间轻松切换
选项卡和窗口为记录和分类光谱数据提供多种功能，以分析尽可能多的细节和信息
产品组成与核心优势
Product component and core advantages
在任何所需的光谱波段进行实时检测
在空间分辨率和光谱分辨率之间不进行权衡
可见光-短波红外，手持式，交钥匙操作
对所有镜头、显微镜和望远镜的直接适应性
线扫相机，全帧 450 Hz，ROI 高达 1300 Hz，非常适合高速传送带工业检测场景
空间分辨率为 640 像素，内部 GPU 用于预处理；现有1280，2560更高分辨率型号可选
GigE 接口/GenICam 兼容输出模式
420 个光谱波段，出色的 SNR，尤其是 1600-1700 nm 区域
基于可调谐滤光片技术原理
支持2K分辨率RGB图像采集
700-920nm 固定10通道；500nm-920nm，波段连续可调
单波段模式下每秒60帧
应用场景
Application scenarios
- 视频级快照光谱相机
- 推扫式高光谱相机
- 低成本高光谱相机
精准农业
植物表型分析是对多种植物性状的评估，例如植物生理学、植物结构、对生物和非生物胁迫的反应、生长和生化特性。高光谱成像 （HSI） 是最先进的、信息丰富的技术，用于在早期阶段检测杂草、害虫、营养、用水效率和疾病。
塑料环保回收
高光谱相机非常适合区分外观颜色相似的材料类型，基于光谱信息对各种塑料、复合材料（玻璃、纺织品）、有机材料（木材、纸张和堆肥）、矿物成分、黑色金属和有色金属进行分类。
艺术品与考古
高光谱相机可以以非接触、无损伤的形式进行艺术品材料识别和光谱/成分特征的可视化评估艺术品的结构/构图特征，支持有关年代、出处、鉴定和保护行动的关键决策，揭示丰富的艺术、文化和历史信息。
食品检测
高光谱成像可以研究各种水果和蔬菜的食品化学成分、掺假、成熟度、新鲜度，识别异物，如贝壳片、木材、石头、纸张等，该技术根据生物和化学含量识别，结果可靠，能优化产品一致性。
生物医疗分析
远程医疗和非接触式检查成为全球生命科学和技术发展的重中之重。近红外是非接触式检测的核心，近红外光谱相机可用于面部识别，与RGB人脸识别和3D人脸识别解决方案相比，具有更高的安全性和鲁棒性。
无人机与遥感
轻便的系统+灵活的接口，可配置为与机载平台一起运行提供全帧、实时彩色、光谱和光谱映射数据传输和显示，实现对植被、矿产区域的识别和分布检测。
客户实例
Application case
友思特
Spectricon高光谱相机
更多合作客户
艺术品考古检测：
客户需求：
通过评估艺术品的结构/构图特征，可以获取有关年代、出处、鉴定和保护行动的关键信息，为整个人类历史、人文以及艺术方向提供更多强有力的证据。揭示丰富的艺术、文化和历史信息（通常包含在艺术作品中）需要无损伤、非接触式的检测技术，从而保证艺术品完好的同时，获取更多有价值的信息。
解决方案：
光谱成像技术不仅可以获取文物的目标物体分布图, 还可以对文物进行定性定量分析检测, 实现了影像分析和化学组成分析的双结合。另外，很多光谱成像产品也有推出在线操作的手持版本，更有利于考古现场的应用。
更多实例：
- 最古老的圣经《Codex Sinaiticus》的光谱成像研究（大英图书馆和国际合作伙伴）
- Rinascimento Virtuale重写本项目的光谱成像研究（欧盟领先大学联盟，consortium of leading EU Universities）
- 王室壁画（Throne Room Fresco at Knossos）的光谱成像分析（美国宾夕法尼亚州University of Pennsylvania）
- 利用光谱成像技术揭示FFayum mummy Herakleides的隐形铭文（美国洛杉矶Getty研究所）
- 庞贝壁画的光谱成像分析（都灵大学）
- El Greco绘画中的高光谱颜料材料识别（希腊，University of Crete）
友思特
Spectricon高光谱相机
更多合作客户
农业检测
客户需求：
农作物生长过程中会面临许多威胁，包括土壤缺水、特定营养缺乏、病虫害、杂草抢夺养分等多种情况，仅靠人眼或常规外观检测的技术来预警反馈太慢，甚至会错过最佳的抢救时机。因此，需要有更精准判断植物健康状态的技术首选，实现早期预防。
解决方案：
高光谱相机通过捕捉物体在数百个连续窄波段的光谱信息，能够提供远超传统相机的精细数据。在精准农业中，它通过分析作物、土壤和环境的光谱特征（比如水、叶绿素等特征光谱信号），实现作物健康精准诊断、检测不可见的病菌感染。
友思特
Spectricon高光谱相机
更多合作客户
塑料分拣
客户需求：
为了减少垃圾污染，需要对塑料进行分类回收，比如塑料瓶：瓶子由 PET（聚乙烯对苯二甲酸酯）制成，盖子则由 PE（聚乙烯）制成，其中 PET 是唯一能够维持真正循环供应链的聚合物之一。在回收过程中，塑料被切碎成薄片，然后进行分类，成功回收塑料的强制性要求是输入材料必须尽可能纯净。然而，从外观和色彩来说，PE和PET都可能是白色，形态上也没有太大差别，利用常规可见光相机很难区别两者。
解决方案：
当混合的PE 薄片和 PET 薄片通过传送带时，高光谱相机会记录传感器从 900nm – 1748nm 的整个波长范围内材料的光谱特征。PE和PET材料的光谱特征是完全不同的，基于光谱特性我们可以准确地区分PE和PET材料。高光谱软件可以直接对采集的数据进行处理和分类，从而对传送带上移动的塑料样品进行直接的颜色分类标注。根据检测需求，还可以选择实时处理和分类，这显示了高光谱成像技术在塑料分类回收领域的应用潜力。
友思特
Spectricon高光谱相机
更多合作客户
食品检测
客户需求：
异物进入食品供应链的机会很多，由于加工过程中使用的管子、传送带和手套会降解，微小的塑料颗粒则更有可能混入大米等各类谷物中，但浅色的相似外观使得常规可见光相机无法准确辨别塑料异物。为了尽量减少塑料掺杂其中对人类健康的负面影响，需要一种识别大米供应链中的塑料碎片的方法。
解决方案：
使用高光谱技术。当混合样品通过传送带时，相机会记录传感器从 900 – 1730 nm 的整个波长范围内材料的光谱特征。通过光谱信息可以看到，塑料和大米的反射光谱差别非常明显，能够通过高光谱相机区分。使用 BlackStudio 软件可以直接对采集的数据进行处理和分类，如下图所示，塑料碎片在大米堆中被标注为红色。结合相关算法和硬件设置，甚至可以实时处理和分类大米中的塑料碎片。
技术资源
Technical Resources
友思特专业技术支持，助您项目成功：
友思特高光谱相机系列产品，覆盖可见光-近红外-短波红外范围，具有极大的灵活性，可满足各种视觉成像和光学检测可能性。作为专注于机器视觉和光电检测解决方案的供应商，友思特也致力于为您提供三个级别的高光谱相机成像解决方案，旨在以最具成本效益的方式助力您的项目成功。如您需要该产品相关的技术服务，请联系我们！
标品光谱图像采集与分析方案
标品相机+基础软件，实时采集、捕获、显示可视化和分析结果。
光谱图像识别测试
基于光谱相机的样机系统，对样品做光谱图像采集与分析，评估光谱相机技术是否可以实现样品区分
可定制光谱相机方案
可根据客户需要对相机的光谱范围、光谱分辨率、手持式等参数进行定制
友思特分享 | 看见塑料的“指纹”：高光谱技术用于高效分拣回收
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形态相近的各种塑料材料难以通过肉眼准确识别，为塑料回收增加了困难。友思特BlackIndustry SWIR 1.7系列高光谱相机利用光谱特征曲线精确区分塑料材质，有效提升了塑料回收的精准性和效率。
友思特分享 | 光谱波段上的保障：基于多种光学技术的食品无损检测
2024年9月6日
基于可见光、红外、太赫兹以及X射线的各种光学检测方法，为食品行业提供了更加高效、安全、可靠的无损检测技术。友思特将在本文中带您了解各个波段光学技术设备在食品质量检测中的多彩应用。
DEMO演示：
多光谱相机Monarch Pro的滤光片扫描过程（滤光片变色）
（点击跳转可查看更高清视频）
产品介绍：
利用高光谱相机及其配套软件进行高效数据采集
（点击跳转可查看更高清视频）
Muses9 系列高光谱相机基于什么技术原理？
该系列分为两种，一种是基于电光可调谐滤光片的高光谱相机，优点在于光谱分辨率高，可实现通道数多（120个），全波段成像需要30-50s，适合静态场景；一类是快照式多光谱相机，将实时采集足够的 4K 级光谱图像与基于 AI 的光谱估计技术相结合，以组成一个完整的超立方体立方体，而不会影响光谱或空间分辨率，可以动态实时获取8-24个通道的光谱图像。
Muses9系列光谱相机有什么优势？
所有相机都具有6MP的高分辨率，在空间分辨率和光谱分辨率之间不进行权衡。
MS和HS系列基于电光可调谐滤光片，具有更宽的光谱范围和更多的光谱通道数。SNS系列为快照式多光谱相机，以视频速率实时采集光谱图像。另外，相较于传统光栅推扫式光谱相机，Muses系列都无需额外的移动部件（比如传送带、位移平台灯），操作与设置简单。
新品Solomon最大特点是什么？
具有3个探测芯片，分别是500-705nm范围的多光谱芯片，10个光谱通道；705-920nm的多光谱芯片，10个光谱通道；以及还有一个RGB摄像头。
Solomon做分析的时候，三个镜头拍摄的图像是有位置偏差的，如何实现位置校准功能呢？
出厂就做好了位置校准，VIS和NIR获取的图像角度完全一致；但是RGB视角会更大，只能做到同轴，但画面会更大。
Solomon的光谱cube获取时间是多久？
Solomon的两个光谱芯片是并行运作的。但是需要加上曝光时间、数据传输速度等，如果是说相机采集到完整vis-nir范围的光谱立方，solomon大概是需要5s的时间。
关于Muses9系列的配件，相机套装是否带镜头？有哪些配件选项？
镜头：对于Muses9 HS和Muses9 SNS，标准镜头的焦距为16mm，带有C型安装螺纹。
对于Muses9-MS1700，标准镜头的焦距为50mm，带有F卡口螺纹。
接口：相机都具有三脚架接口，为1/4英寸-20UNC，这是所有摄影三脚架的标准接口，可连接各类三脚架。
光源：可根据实机情况选择合适的光源，对于SNS手持系列提供环形LED光源，对于MS和HS，提供双分支光源，包括宽带卤素光源和三种荧光激发波长（365nm、405nm、450nm）。
Muses9系列除了lambda3+软件，相机是否自带的软件？
相机都自带基本软件，包括控制相机、设置参数、保存成像结果，简单的伪色显示等功能。
Lambda3+是专门针对光谱信息做分析的机器视觉学习平台，可适用于其他相机采集的光谱数据文件分析。
Monarch Pro 的拍摄波段？
Monarch Pro多光谱相机在690-935nm的范围内有10个检测波段，分别是713, 736, 759, 782, 805, 828, 851, 874, 897, 920。
Monarch Pro 可以对动态流水线成像吗？
Monarch Pro的10个波段的切换需要约600ms，再加上曝光时间以及数据传输，获取到图像需要2s，这期间画面范围是不能移动的，不然图像对准会有问题。我们推荐如果拍摄运动目标时，您应该预先判断出要拍摄的波段，然后将其他9个波段关闭，拍摄单波段比较合适。
或者拍摄时产品保持静止，拍摄结束后再移动走。
NEPTUNE相机电池是充电还是更换？一次充电可以用多久？
充电，不能换电池；一次充电可以适用2h，主要取决于补光灯的工作时间。
Neptune 和 Monarch 相比的区别是什么？
主要区别在于Neptune自带显示屏，无需连接电脑，采集图像和软件操作都通过触屏直接实现，且设备背面带有补光灯。
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