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近日，彩谱科技研发的超高速高光谱成像系统，在国际知名期刊《Optics Express》发表最新研究成果。该技术通过创新的ROI驱动光学压缩与棱镜 - 光栅色散协同设计，将传统推扫式高光谱相机的帧率提升至3448fps，为工业实时检测领域带来革命性突破。
技术瓶颈：传统设备难以应对高速生产线需求
高光谱成像技术因能同时捕捉目标的空间信息与连续光谱特征，在食品加工、矿石分类、塑料回收等工业场景中具有不可替代的优势。然而，传统推扫式高光谱相机受限于像素 - 速度匹配难题，帧率普遍低于700fps，在高速传送的生产线上常出现图像模糊、边缘抖动等问题，6毫米以下的微小目标更是难以识别。
现有解决方案或依赖精密光学元件导致成本高企，或需复杂算法重构增加系统延迟，均难以满足工业化大规模应用需求。
彩谱科技基于该技术研发的超高速高光谱相机，已在工业与农业领域实现广泛应用，并显著提升了分选工作的精度与效率。
核心创新：双引擎驱动实现速度与精度平衡
研究团队创新性地将传感器感兴趣区域（ROI）技术与棱镜 - 光栅复合色散结构相结合，构建了硬件级超高速成像方案：
通过选取9.6 mm×1.5 mm的ROI区域，将成像视野压缩至全帧面积的1/5，配合定制化读出模式，在保证640像素空间分辨率的同时，将数据传输量降至原来的20%，为超高帧率奠定基础。
定制设计的棱镜 - 光栅模块则完美解决了高速成像中的畸变问题。该结构利用棱镜与光栅的色散特性互补，将光谱线弯曲（Smile）和梯形畸变（Keystone）控制在亚像素级别，实测光斑半径小于7μm，调制传递函数（MTF@33.33 lp/mm）保持在0.6以上，确保成像质量不受速度提升影响。
实验验证：3448 fps 帧率实现精准检测
在1m/s的模拟传送带实验中，该系统展现出卓越性能：
• 动态成像时，3000+fps的帧率有效抑制了边缘抖动，6毫米尺度目标的识别准确率提升至98%以上；
• 光谱分辨率维持在高精度水平，可清晰区分树叶的健康状态、矿物的成分差异；
• 在塑料分拣测试中，通过光谱指纹分析，成功实现PS、PE、PMMA等材料的实时分类，准确率达99.2%。
对比实验显示，该系统帧率较商用FX17等主流设备提升5倍，而成本大大降低。
应用前景：开启工业检测智能化新篇章
该技术的突破为高动态工业场景提供了关键硬件支撑。在食品加工领域，可实现流水线水果的糖度实时检测；在塑料回收行业，能以2.5 m/s的速度完成混合塑料的精准分拣；在矿石分选环节，可快速识别矿石品位差异。
项目负责人表示：“这项技术的核心价值在于平衡了速度、精度与成本，我们相信它能成为工业4.0时代的重要基础设施。” 目前，相关技术已申请发明专利5项，成果已经应用于多家头部客户的设备。
依托国家重点研发计划支持，研究团队下一步将聚焦高速高光谱成像技术延伸至测色领域，推出新一代测色仪展现强劲技术实力。该测色仪搭载论文核心的棱镜-光栅复合色散模块，凭借13nm平均光谱分辨率与亚像素级光斑控制（RMS半径< 7μm），可精准捕捉细微颜色差异，完美适配塑料、食品包装、涂料等工业产品的色差检测。其ROI技术支持针对性测量微小区域（最小6mm级目标），兼顾高速响应与测量精度，解决传统测色仪在动态场景或精细部位检测中的短板。从高光谱成像到专业测色，彩谱以硬件级创新延续技术优势，为颜色质量控制提供标杆级解决方案。
