非冷却型SWIR相机

非冷却型SWIR相机的优势

• 相机外壳中不需要安装内部冷却器，因此外壳设计更小巧

• 大幅降低价格

• 没有会产生空气乱流的风扇，这在洁净室中尤其是一大优势

• 无风扇引起的震动，避免测量不准确

• 无需热电冷却模块或风扇，功耗更低

• 只需一根线缆即可操作，也可使用USB

芯片温度和信噪比

在很大程度上，成像质量各维度的权重是由具体的应用需求来决定的：部分应用场景以噪声极小化为首要目标，有些追求最大动态范围，还有些场景需要分辨极细微的细节。因此，无法用单一参数来衡量成像质量，而是必须综合评估多个指标。在这种情况中，仅温度变化及其引起的暗电流噪声是密切相关的因素，所以信噪比(SNR)适合作为量化成像质量变化的指标。信噪比仅针对均匀区域，还需要将结构细节与边缘轮廓也考虑在内。

在典型芯片温度下的相机设置

为了比较成像质量，我们选取了四组不同的相机设置，在保持最大帧速率和典型芯片温度下进行测试：

• 没有冷却器、未安装的相机，芯片温度约为60 °C

• 没有冷却器、未安装的相机，芯片温度约为45 °C

• 使用压缩空气冷却器进行主动散热的相机，芯片温度约为33 °C

• 配备TEC芯片的相机，芯片温度约为15 °C

曝光时间低于10毫秒

大量测量结果表明，在曝光时间小于10毫秒时，TEC芯片在成像质量方面并没有优势。10毫秒曝光时间相当于以100 fps的帧速率连续采集图像。在这方面，SenSWIR技术已将传统铟镓砷(InGaAs)芯片的典型问题降至最低程度。

即使曝光时间为10毫秒，通过比较截然不同的芯片温度（15 °C与60 °C），也能确定TEC芯片和非冷却型SenSWIR芯片的成像质量其实没有偏差，信噪比也无明显差异。在结构或边缘轮廓的定性视图中也可以看到同样的结果。

因此，芯片冷却并不能带来决定性的优势，在这个曝光时间范围内，暗电流带来的影响可以忽略不计。实际上大约80%的SWIR应用都使用此类较短的曝光时间。

曝光时间超过10毫秒

随着曝光时间延长，芯片温度造成的影响就越大。由于芯片温度升高，暗电流的影响增大，信噪比也会相应地降低，导致成像质量下降。造成此问题的主要原因是像素缺陷，即所谓的“热点”，它在图像中呈现为白点。芯片温度越高、曝光时间越长，出现的热点就越多，即形成固定模式噪声(FPN)。同时，较高的暗电流也会增加暗电流散粒声，表现为随机噪声(RN)。

在曝光时间超过10毫秒时，TEC芯片通常能改善成像质量。然而，非冷却型芯片的缺点可以通过使用 外部散热方案 以及 专用固件 来进行补偿，具体取决于各自的应用设置和成像质量要求。因此，不妨检查应用中的非冷却型SenSWIR芯片的成像质量是否满足应用需求，确保充分享受芯片优势。

像素校正超越功能可减少像素误差

我们开发了独特的Pixel Correction Beyond（像素校正超越）算法，以消除工业SWIR成像中常见的像素误差。通过结合图像信息和灵活调整校正强度，可以明显提升SWIR成像效果。

减少光晕效应

在芯片温度为60 °C和曝光时间超过100毫秒等极端条件下，可能会出现所谓的“光晕热点”。当一个热点辐射到其他像素时，就会出现聚集的热点。在这种情况下，可以使用Sony（索尼）专门为SenSWIR设计的“减少光晕”功能，能够最大限度地减少光晕热点，不过处理成功率只有约50%。必须根据每个应用的实际情况来确定光晕热点是否造成了问题。

PGI可以去噪和锐化图像

我们行之有效的PGI图像优化功能包提供了另一种优化成像质量的方法。去噪可在不影响边缘的情况下减少随机噪声。为了补偿图像模糊的问题，锐化可用于突出边缘并优化图像的清晰度，以便根据具体的检测任务调整成像质量。

像素校正超越和去噪

Pixel Correction Beyond（像素校正超越）和去噪的功能组合对边缘轮廓有什么影响？在去噪的同时还能保留图像中的结构。这与简单的去噪算法不同，高低强度（灰度）值之间的梯度和振幅得以保留。需要注意的是，随着去噪效果的增强，图像中的模糊现象也会增加。因此，重点在于仔细平衡去噪和锐化参数。

无TEC相机具备多种优点

通常认为TEC芯片在SWIR成像中的成像质量总是更好，这其实是误解，实际上它取决于具体的应用。例如，在曝光时间小于10毫秒时，TEC-SenSWIR芯片在成像质量方面并不具备明显超越非冷却型SenSWIR芯片的优势。而另一方面，使用TEC芯片的相机也存在许多缺点。针对曝光时间较长的应用场景，我们推出了将冷却配件与相机功能相结合的方案，可提供具有成本效益的方法来替代搭载TEC芯片的高价相机。根据实际的应用需求，该视觉方案的成像质量可媲美搭载TEC芯片的相机效果。因此，不妨仔细进行研究，找出适用于您个性化应用的理想视觉方案。