ما هي الاختلافات بين الكاميرات فائقة الطيف والكاميرات العادية؟

1 - الاختلافات في مبادئ العمل

مبدأ عمل الكاميرا

المبدأ بسيط ومباشر. إنه يلتقط الضوء من خلال العدسة ، وبعد أن يتم تركيز الضوء من خلال العدسة ، يتم عرضه على جهاز استشعار الصورة.إن البكسلات في جهاز استشعار الصورة تولد إشارات كهربائية متوافقة بناءً على شدة الضوء المستقبلةهذه الإشارات الكهربائية، بعد سلسلة من المعالجة والتحويل، تشكل في النهاية الصورة التي نراها. الكاميرات العادية عادة ما تدرك وتسجل الضوء فقط ضمن نطاق الضوء المرئي.يركزون بشكل رئيسي على السمات الأساسية للأشياء مثل الشكل، لون وملمس، من أجل تقديم صورة واضحة تتوافق مع عادات البصر للعين البشرية.

مبدأ عمل الكاميرات الفائقة الطيف

المبدأ أكثر تعقيداً، لا يمكنه فقط التقاط معلومات عن جسم في منطقة الضوء المرئي،ولكن أيضا في وقت واحد الحصول على المعلومات الطيفية في نطاقات متعددة مثل الأشعة تحت الحمراء القريبة والشرقية الوسطىعندما تكون الكاميرا الفائقة الطيفية تعملإنه يفكك الضوء إلى مكونات طيفية من أطوال موجة مختلفة ثم يصور الضوء المنعكس أو المنبعث من قبل الأجسام في كل طول موجة بشكل منفصلهذه الطريقة تشبه إجراء "مسح طيفي" على جسم، والتي يمكن أن تحصل على معلومات غنية عن الجسم في نطاقات طيفية مختلفة. من خلال تحليل هذه المعلومات الطيفية، يمكن أن يتم تحليل المعلومات الطيفية من خلال تحليل المعلومات الطيفية.يمكننا الحصول على فهم عميق لخصائص الأشياء الفيزيائية والكيميائية، وحتى تحديد تكوينها وهيكلها.

ii. الاختلافات في قدرات الحصول على البيانات
من حيث جمع البيانات، هناك عالم من الاختلافات بين الكاميرات العادية والكاميرات الفوقية الطيفية. الصور التي يتم التقاطها بواسطة الكاميرات العادية عادة ما تكون صور ثنائية الأبعاد،مع كل بكسل يحتوي فقط على معلومات محدودة مثل اللون والإشراقعادةً ما يكون لكل بكسل صورة ملونة ثلاث قنوات ملونة: الأحمر والأخضر والأزرق. يتم عرض ألوان مختلفة من خلال الجمع بين هذه القنوات الثلاث.على الرغم من أن الكاميرات العادية يمكن الحصول على الصور مع تأثيرات مختلفة عن طريق ضبط معايير التصوير مثل ISO، سرعة الشاشة، فتحة البصر، الخ، بشكل عام، أبعاد البيانات التي تحصل عليها منخفضة نسبيا، وتركز أساسا على العرض البصري للصورة.

يمكن للكاميرات الفائقة الطيفية الحصول على مكعبات بيانات عالية الأبعاد. بالإضافة إلى المعلومات المكانية ثنائية الأبعاد ، فإنها تحتوي أيضًا على معلومات طيفية أحادية الأبعاد.كل بكسل في مكعب البيانات هذا يتوافق مع منحنى طيفي كامل، تسجيل خصائص انعكاس أو انبعاث الجسم في أطوال موجة مختلفة.توفر هذه البيانات ذات الأبعاد العالية موارد معلوماتية غنية للغاية لتحليل ومعالجة لاحقةعلى سبيل المثال، في القطاع الزراعي، من خلال تحليل الخصائص الطيفية في الصورتحديد حالة نمو المحاصيل ، وحالة الآفات والأمراض ، وكذلك خصوبة التربة وغيرها من المعلومات بدقة. في المراقبة البيئية ،يمكن للكاميرات الفائقة الطيفية اكتشاف مكونات وتركيزات الملوثات في المسطحات المائية، وكذلك التغيرات في مكونات الغازات في الغلاف الجوي ، الخ

التباينات في مجالات التطبيق
بسبب الاختلافات في مبادئ العمل وقدرات اكتساب البيانات ، فإن الكاميرات فائقة الطيف والكاميرات العادية لها أيضًا تركيزاتها الخاصة في مجالات التطبيق.

الكاميرات العادية تستخدم على نطاق واسع في جوانب مختلفة من الحياة اليومية، مثل محبي التصوير الفوتوغرافي التقاط اللحظات الجميلة، وسائل الإعلام أخذ صور الأخبار،والتصوير التجاري للترويج للمنتجات، وما إلى ذلك ، يلعب دورًا مهمًا في سيناريوهات مثل وسائل التواصل الاجتماعي والسياحة والآثار التذكارية العائلية ، حيث يلبي بشكل رئيسي طلبات الناس على الجمال البصري وتوثيق حياتهم.الكاميرات العادية لها أيضا تطبيقات معينة في بعض مجالات البحث العلمي الأساسي، مثل مراقبة الأشكال البيولوجية الكبيرة في علم الأحياء وتسجيل الظواهر التجريبية البسيطة في الفيزياء.

يتم تطبيق الكاميرات الفائقة الطيف بشكل رئيسي في مجالات البحث العلمي المهني والصناعي والعسكري.أنها توفر أدوات قوية لدراسة التخصصات مثل علم الفلكعلى سبيل المثال، يمكن لعلماء الفلك استخدام الكاميرات الفائقة الطيفية لتحليل الخصائص الطيفية للأجسام السماوية،وبالتالي فهم تكوينهم الكيميائي والحالة الفيزيائيةيمكن لعلماء الجيولوجيا تحديد أنواع الصخور المختلفة والموارد المعدنية من خلال الصور الفائقة الطيفية. في المجال الصناعي، يمكن استخدام كاميرات الفائقة الطيفية للتفتيش على جودة المنتج.تحليل مكونات الغذاءعلى سبيل المثال، في صناعة معالجة الأغذية، يمكن أن يكتشف الشوائب ومحتوى الرطوبة والمكونات الغذائية في الأغذية، وضمان جودة وسلامة الأغذية.في المجال العسكري، يمكن استخدام كاميرات هيبرسبترا لمهام مثل استطلاع الأهداف، التعرف على التمويه، ومراقبة البيئة.توفير دعم استخباراتي مهم لاتخاذ القرارات العسكرية.

IV. خصائص تأثيرات التصوير
من حيث تأثير التصوير، تتبع الكاميرات العادية تأثيرات بصرية بألوان مشرقة وتباين عالية وضوح جيد لتلبية احتياجات الناس للتقدير للصور الجميلة.تسعى الكاميرات العادية إلى عرض مشاهد واقعية وواضحة في الصور من خلال تحسين أداء العدسات البصرية، تكنولوجيا أجهزة استشعار الصور وخوارزميات معالجة الصور، مما يجعل ألوان وتفاصيل الأشياء أكثر واقعية.

تركز تأثير التصوير من الكاميرات الفائقة الطيفية أكثر على دقة وكمال المعلومات الطيفية.الصور التي يتم التقاطها قد لا تكون بصرياً مشرقة وجذابة مثل الصور العاديةكل بيكسل في الصورة الفائقة الطيف يمثل الاستجابة الطيفية لجسم على طول موجة معينيمكن الحصول على خصائص مختلفة من الكائنعلى سبيل المثال، في الصور الفائقة الطيفية، يمكن للمواد المختلفة أن تظهر منحنيات مميزة في الطيف. حتى لو كانت تبدو متشابهة جدا في المظهر،لا يزال بإمكانهم التمييز بدقة من خلال التحليل الطيفيهذا التأثير التصويري له أهمية حاسمة لسيناريوهات التطبيق التي تتطلب تحديد وتحليل دقيق لمكونات الكائن.

V. تكلفة المعدات وتعقيدها
تعقيد الكاميرات الفنية يحدد أنها أكثر تكلفة بكثير من حيث تكلفة المعدات وصعوبة التشغيل من الكاميرات العادية.يشتمل البحث والتطوير في الكاميرات الفائقة الطيف على تقنيات متقدمة من مجالات متعددة مثل البصريات، الطيفية، الإلكترونيات، ومعالجة الإشارات. عملية تصنيعها تتطلب استخدام مكونات بصرية عالية الدقة وكاشفات متقدمة،وتكلفة هذه الأجزاء مرتفعة نسبياوبالإضافة إلى ذلك، لضمان أن الكاميرات الفائقة الطيفية يمكن أن تحصل بدقة ومعالجة المعلومات الطيفية، فإنها تحتاج أيضا إلى أن تكون مجهزة مع البرمجيات والخوارزميات المهنية،مما يزيد من تكاليف البحث والتطوير والإنتاج.

على النقيض من ذلك، أصبحت تكنولوجيا الكاميرات العادية ناضجة نسبياً، والمنافسة في السوق شديدة. تكاليف تصنيعها منخفضة نسبياً،والأسعار أيضاً أرخصتشغيل الكاميرا العادية بسيط نسبياً. يحتاج المستخدمون فقط إلى إتقان بعض مهارات التصوير الأساسية للبدء بها بسهولة.تشغيل الكاميرات الفائقة الطيف يتطلب معرفة مهنية ومهاراتيحتاج المشغلون إلى فهم المبادئ الأساسية للطيافات وأساليب معالجة البيانات ذات الصلة من أجل الاستفادة الكاملة من مزاياها والحصول على معلومات دقيقة وقيمة.