雖然計算機視覺的創新主要來自計算機科學領域，但硬件的改進也極大地促進了這項研究。EEs不斷地提出新的成像和傳感方法，為計算機視覺算法提供更有用的原始數據。

短波紅外成像（SWIR）是一種在科學和工業計算機視覺應用中得到廣泛應用的正在發展的技術之一。最近，研究機構Imec吹噓其新開發的光電探測器已經實現了迄今為止最小的像素間距與SWIR技術。

為了更好地理解此項技術的意義，通過評估SWIR成像的功能以及在機器視覺中應用很有必要。

SWIR的工作原理

SWIR成像利用紅外光譜的1-2.7μm波長區域。

基于SWIR的傳感器工作原理與基于CMOS的傳感器相似，將光子轉換為電子。與基于硅的CMOS傳感器不同，SWIR技術必須使用對紅外光敏感的砷化銦鎵（InGaAs）或碲化汞（MCT或HgCdTe）。

這些傳感器對不同波長的靈敏度取決于它們的化學結構。

InGaAs傳感器結構。光子學媒體提供的圖像

這兩種材料都需要強力冷卻以達到適當的信噪比(SNR)，但MCT通常需要低溫冷卻。因此，InGaAs更常用，因為它更實用、更經濟。這些類型的傳感器采用一種混合架構，將基于硅的CMOS讀出電路與InGaAs光敏陣列相結合。

SWIR成像在機器視覺中的應用

SWIR通過對可見光譜以外的圖像進行成像，為增強當前的機器視覺系統打開了大門。

由于其反射性質，SWIR光在其圖像中包含陰影和對比度。基于SWIR的成像產生無色圖像，使物體易于識別，為計算機視覺應用提供了巨大的增強。SWIR還允許相機透過肉眼看不到的表面。

SWIR有用的一個典型例子是水分檢測。雖然水對可見光是透明的，但它吸收了SWIR，這使得它在生成的圖像中看起來是黑色的。其他應用包括無創機器檢測和光譜分析。由于SWIR的優勢，甚至像塑料分類回收這樣的任務也成為可能。

Imec的SWIR傳感器提供了創紀錄的小像素間距

進一步推動了SWIR技術的發展，Imec在本周的頭條新聞是一個原型單片SWIR光傳感器，它可以達到創紀錄的分辨率。

傳統的SWIR圖像傳感器通常采用混合技術生產，倒裝芯片將基于InGaAs的光電探測器與硅讀出電路連接起來。在獲得高靈敏度的同時，這種裝置的制造成本很高，而且像素尺寸和密度也受到限制，阻礙了這項技術的采用。

Imec的新原型電路取而代之的是基于單片集成的硅CMOS薄膜光電探測器。Imec表示，這種電路與高通量晶圓級制造“兼容”。

基于130nm CMOS技術，該原型使用5.5nm PbS量子點之類的薄吸收層，其對應于1400nm波長的峰值吸收。然而，這種峰值吸收可以調諧到甚至超過2000nm的波長

有了這種新的方法，據說光電探測器可以達到1.82μm的間距，Imec聲稱這是迄今為止SWIR技術實現的最小像素間距記錄。

精確的SWIR產生精確的AI

使用SWIR成像技術的EEs在計算機視覺創新中扮演著重要的角色。這種技術可以捕捉到CCD或CMOS圖像傳感器范圍之外的獨特圖像。

隨著SWIR成像設備變得更加精確（正如Imec正在努力實現的那樣），機器學習算法將在多個領域提供更加詳細和準確的結果：評估植物中的水分含量，檢測木工中的水分，甚至識別歷史畫下的鉛筆或木炭。

原文標題：新的短波紅外（SWIR）傳感器，像素間距創下1.82μm記錄

文章出處：【微信公眾號：新機器視覺】歡迎添加關注！文章轉載請注明出處。

責任編輯：haq