تقنيات التصوير متعدد الأطياف واختيار الكاميرا
تقنية الكاميرا متعددة الأطياف
استُخدمت الأنظمة متعددة الأطياف الأولى إما في تصوير علوم الفضاء أو في تحليل ورقمنة اللوحات والتراث الثقافي. وكان القمر الصناعي الأصلي LANDSAT 1، الذي أُطلق في عام 1972، مزودًا بنظام تصوير متعدد الأطياف بأربعة نطاقات، بما في ذلك القنوات الخضراء والحمراء المرئية بالإضافة إلى نطاقين من الأشعة تحت الحمراء القريبة.
وبحلول وقت إطلاق القمر الصناعي لاندسات 7 في عام 1999، كان النظام قد توسع ليشمل ثمانية نطاقات متعددة الأطياف، تتراوح من الضوء الأزرق المرئي إلى الأشعة تحت الحمراء الحرارية. وتُستخدم هذه الأقمار الصناعية متعددة الأطياف وخلفاؤها في المقام الأول في التحليل الزراعي والبيئي، بما في ذلك مراقبة التيارات الساحلية والمحيطية، وتحليل الغطاء النباتي، والإجهاد الناجم عن الجفاف، والمناطق المتضررة من الحرائق، وحتى أنماط الغطاء السحابي. ومن البصريات إلى أجهزة الاستشعار المستخدمة، فإن هذه الأنظمة معقدة للغاية ومكلفة.
وعلى نحو مماثل، استُخدمت كاميرات التصوير الثابتة متعددة الأطياف المتقدمة في الفن والآثار لسنوات. وتستخدم هذه الكاميرات ما يصل إلى 18 نطاقًا متعدد الأطياف لرسم خرائط وتحديد الأصباغ والزخارف على الأعمال الفنية بشكل أولي. وتُستخدم هذه الصور أيضًا لتحويل الوثائق والتحف القديمة والباهتة إلى صيغة رقمية و/أو تحسينها بصريًا. ويمكن للمحافظين أيضًا استخدام التصوير متعدد الأطياف للتمييز بين الأقسام الأصلية والمطلية مرة أخرى واختيار إجراءات الحفظ المناسبة.
مع مرور الوقت، تم تطوير أنواع مختلفة من أنظمة متعددة الأطياف بناءً على مطيافية تحويل فورييه، ومرشحات البلورات السائلة القابلة للضبط، ومرشحات النطاق العريض والنطاق الضيق، وما إلى ذلك. ومع تحسن الأساليب المختلفة، انتقلت من الأقمار الصناعية فائقة التطور وأنظمة حفظ الأعمال الفنية إلى كاميرات الرؤية الآلية، مما يوفر مزيجًا من الدقة ومعدل الإطارات والسعر الذي يجعلها مناسبة لمجموعة واسعة من تطبيقات متعددة الأطياف. في هذا الدليل الفني، سنركز على تقنيات التصوير متعدد الأطياف القائمة على الكاميرات، والتي أصبحت شائعة بشكل متزايد في تطبيقات الرؤية الآلية.
كاميرتان منفصلتان (أو أكثر) (مسح المنطقة أو الخط)
الطريقة الأصلية لإضافة المزيد من النطاق الطيفي إلى إعدادات الرؤية الآلية هي محاذاة كاميرات متعددة تجاه الهدف. على سبيل المثال، إذا أراد منتج فاكهة فحص اللون والتحقق من الكدمات، فقد يضيف كاميرا NIR إلى إعداداته إلى جانب كاميرا ملونة. ومع ذلك، فإن الجمع بين البيانات الطيفية من صورتين في خطوة فحص واحدة أمر صعب للغاية وعرضة للأخطاء. حتى إذا تم وضع كاميرتين بالقرب من بعضهما البعض، فلا يزال من الممكن أن يكون هناك ما يكفي من المنظر البصري بحيث يصبح محاذاة وحدات البكسل في الصورتين مستحيلًا تقريبًا. لذلك، غالبًا ما تفشل أي محاولة "لدمج" الصورتين. بدلاً من ذلك، يعامل معظم العملاء التصوير الطيفي الإضافي كخطوة فحص منفصلة تمامًا، باستخدام كاميرات وإضاءة وعدسات وتركيبات (ونفقات) منفصلة، ولا يمكنهم الاستفادة من بيانات الصورة من أي كاميرات أخرى مستخدمة في العملية.
كاميرا عجلة الفلتر (مسح المنطقة)
تلتقط كاميرا عجلة الفلتر، المعروفة أيضًا باسم جهاز التصوير متعدد النطاقات الضيقة القائم على الفلتر، صورًا طيفية متعددة القنوات عن طريق تدوير المرشحات المثبتة في عجلة فلتر موضوعة أمام المستشعر أو العدسة. يمكن لمثل هذه العجلة الفلترية أن تدعم عادةً ما يصل إلى 12 نطاقًا. ثم يتم تقدير الانعكاس الطيفي لكل بكسل بناءً على الصورة متعددة الأطياف. تتمثل ميزة الكاميرا القائمة على عجلة الفلتر في الدقة المكانية الكاملة لكل نطاق. يمكن تخصيص المرشحات وفقًا لمتطلبات التطبيق، ويمكن تعديل عجلة الفلتر. تشمل عيوب هذا النظام التصوير البطيء والمستهلك للوقت، وتسجيل الصور المعقد، والتشويه الهندسي المعقد، والتكاليف المرتفعة للمرشحات المخصصة. هناك مشكلة أخرى وهي أن إضافة مكونات ميكانيكية (عجلة كهربائية) إلى النظام قد تتطلب صيانة منتظمة أو استبدالًا.
تستطيع الكاميرات متعددة الأطياف التي تستخدم عجلات الفلتر التقاط صور متعددة الأطياف. ويتم تحقيق ذلك من خلال تدوير عجلة الفلتر المثبتة أمام العدسة أو بين المستشعر والعدسة.
مصفوفة مرشح متعدد الأطياف (مسح المنطقة)
لقد تم ترسيخ استخدام مجموعة مرشحات الألوان باير (CFA) وإزالة الفسيفساء للتصوير بمستشعر واحد في الكاميرات الرقمية الملونة المدمجة منخفضة التكلفة الحالية. من خلال توسيع مفهوم مجموعة مرشحات الألوان باير (CFA) إلى مجموعة مرشحات متعددة الأطياف (MSFA)، يمكن للمرء التقاط صور متعددة الأطياف، وحتى صور فائقة الطيف في بعض الحالات، دون زيادة الحجم أو التكلفة. تُعرف طريقة الالتقاط هذه أيضًا باسم التصوير الفسيفسائي الفوري. يمكن لمستشعرات الفسيفساء الفورية دعم 4 إلى 40 قناة في أطوال موجية VIS (مرئي) وVIS-NIR وNIR-SWIR. كان تحقيق اتساق عالي جدًا قائم على البكسل في التصنيع بين الدفعات أمرًا صعبًا. قد يكون للنطاقات في العالم الحقيقي تداخل عالٍ نسبيًا، مما قد يؤثر على الحساسية الطيفية الكلية ومعلمات الضوضاء المتعلقة بالبكسل ودقة إعادة بناء الطيف. التصحيح الخوارزمي لهذه المرشحات معقد للغاية. الأمر الأكثر أهمية هو أنه بسبب أخذ عينات قليلة جدًا من كل نطاق طيفي في مجموعة المرشح، فإن إزالة الفسيفساء متعددة الأطياف من مجموعات المرشحات متعددة الأطياف كانت دائمًا مشكلة صعبة. فكلما زاد عدد النطاقات، انخفضت الدقة المكانية لكل نطاق.
كاميرتان مع مقسم شعاع (مسح المنطقة)
إن أحد الأساليب المستخدمة في معالجة القضايا المتعلقة بطريقة الكاميرات المتعددة هو إدخال عنصر مقسم شعاع يمكنه التقاط الصور في وقت واحد من مجموعة مشتركة من البصريات على كاميرات متعددة. على سبيل المثال، باستخدام كاميرتين بنمط باير، يمكن للمرء التقاط صورتين بثلاثة نطاقات وإعادة بنائها في صورة طيفية بستة قنوات (2x RGB). بدلاً من ذلك، يمكن دمج كاميرا باير مع كاميرا NIR لإنتاج خرج RGB + NIR رباعي القنوات. يمكن إضافة مقسمات شعاع وكاميرات إضافية لالتقاط نطاقات إضافية. تخفف هذه الطريقة من مشاكل التقاط الصور وتسجيل الصور المرتبطة بالنهج الأساسي للكاميرات المتعددة. يمكن ربط المعلومات الطيفية ودمجها بين صور متعددة تم التقاطها. أكبر عيب هو أنه إذا كان هناك كاميرات متعددة في النظام، فقد يصبح ضخمًا ومكلفًا للغاية. علاوة على ذلك، يؤدي استخدام مقسمات الشعاع إلى فقدان شدة الضوء. غالبًا ما تتطلب هذه الطريقة إضاءة عالية الطاقة، مما يستلزم الموازنة بين السرعة العالية وحساسية الضوء للنظام.
تستخدم تقنية التصوير متعدد الأطياف هذه مقسمًا للشعاع. وبالتالي، يمكن استخدام كاميرات متعددة لالتقاط الصور في وقت واحد
هذه تقنية أخرى للتصوير متعدد الأطياف تستخدم تقسيم الشعاع، حيث تكون جميع المكونات البصرية بما في ذلك العدسة مشتركة بين كلا المستشعرين، بدلاً من استخدام كاميرتين منفصلتين وعدسات منفصلة كما في الطرق السابقة، ولكن باستخدام مقسم شعاع مشترك.
كاميرا منشورية ثنائية اللون متعددة المستشعرات (مسح المنطقة أو الخط)
للوهلة الأولى، يبدو هذا مشابهًا جدًا لطريقة تقسيم الشعاع، ولكن هناك اختلافان ملحوظان. أولاً، يتم تثبيت المستشعرات فقط، وليس الكاميرات الكاملة، ومحاذاتها على وجه المنشور. وهذا يقلل بشكل كبير من الحجم مقارنة بنظام التصوير بتقسيم الشعاع متعدد الكاميرات الموصوف سابقًا. ثانيًا، تستخدم كتلة المنشور طلاءات ثنائية اللون صلبة تعمل كمرشحات تداخل، وتوجه النطاق الطيفي المناسب للضوء الوارد إلى كل مستشعر. لذلك، بدلاً من تقسيم نفس الضوء إلى قنوات متعددة وتقليل شدته، تتلقى كل قناة الكمية الكاملة من الضوء التي تحتاجها لالتقاطها، سواء كان نطاقًا عريضًا أو ضيقًا في المناطق المرئية أو غير المرئية. على عكس طريقة الفسيفساء، يمكن تحقيق الدقة المكانية الكاملة لكل نطاق. في سيناريوهات المسح المساحية، أصبحت دقة تصل إلى 3.2 ميجا بكسل ممكنة الآن، بسرعات تتجاوز 100 إطار في الثانية لكل نطاق، بينما في المسح الخطي، يمكن للكاميرا تحقيق 8192 بكسل لكل نطاق عند 35 كيلو هرتز. القيد الرئيسي لهذه الطريقة هو أن حجم المنشور (وبالتالي الكاميرا) يحتاج إلى دعم أجهزة استشعار كبيرة متعددة. وقد يحد هذا من الدقة القصوى و/أو حجم البكسل لأجهزة الاستشعار التي يمكن استخدامها.
في الكاميرا المنشورية، تتكون كتلة المنشور من طبقات ثنائية اللون صلبة، وهي في الأساس عبارة عن مرشحات تداخل. هذه المرشحات مسؤولة عن الفصل الأولي للضوء الوارد.
يتم استخدام المرشحات الإضافية على كتلة المنشور للفصل الثانوي.
كاميرات متعددة الخطوط (ثلاثة خطوط، أربعة خطوط، مسح خطوط من نوع TDI مع المرشحات)
يمكن أيضًا استخدام كاميرات المسح الخطي ذات أجهزة استشعار متعددة الخطوط في التطبيقات متعددة الأطياف. تُستخدم كاميرات المسح الخطي ذات أجهزة استشعار RGB ثلاثية الخطوط بشكل شائع في تطبيقات التصوير الملون. يمكن أن تتكون كاميرات الاستشعار ذات الخطوط الأربعة من تركيبات RGB-NIR أو RGB-monochrome. هذه إحدى الطرق لتحقيق التصوير متعدد الأطياف. يمكن أن يتراوح عدد الخطوط على مستشعر متعدد الخطوط من 3 إلى عدة عشرات. تحتوي أكثر الكاميرات شيوعًا اليوم على 8 إلى 16 خطًا، كل منها مزود بمرشح نطاق طيفي فريد، مما يسمح بالتقاط صور متعددة الأطياف بما يصل إلى 16 نطاقًا. يمكن توسيع نفس التكنولوجيا لتشمل أجهزة استشعار من نوع TDI، والتي تتكون من ما يقرب من 200 خط مقسمة إلى 3 أو 4 مجالات طيفية. يمكن للكاميرات متعددة الخطوط أيضًا تركيب مرشحات بصرية إضافية على أجهزة استشعار RGB الموجودة. تقسم هذه الطريقة دقة الخط الأفقي إلى ما يصل إلى 4 أجزاء، اعتمادًا على عدد المرشحات البصرية. من خلال الجمع بين 5 مرشحات بصرية مع مستشعر RGB، يمكن تحقيق ما يصل إلى 15 نطاقًا طيفيًا. إن العيب في هذه الطريقة هو أنه مع زيادة عدد القنوات الطيفية، تنخفض الدقة الأفقية للنظام.
يمكن استخدام كاميرات المسح الخطي ذات أجهزة الاستشعار متعددة الخطوط في التطبيقات متعددة الأطياف، حيث يحتوي كل خط بكسل على مرشح نطاق طيفي فريد.
يستخدم هذا النهج مستشعر مسح خطي، ومن خلال إضافة مرشحات إضافية إلى التجميع البصري، يمكن تقسيم الدقة الأفقية للمستشعر إلى مجال متعدد الأطياف. هنا، يتم تقسيم مستشعر ثلاثي الخطوط إلى ثلاثة فواصل طيفية، مما يؤدي إلى كاميرا متعددة الأطياف ذات 9 قنوات.
كاميرات Pushbroom للتصوير متعدد الأطياف (المسح الخطي)
يمكن أيضًا تطبيق طريقة pushbroom، المستخدمة تقليديًا في الكاميرات الفائقة الطيفية، على التصوير متعدد الأطياف، مما يوفر مرونة كبيرة في عدد النطاقات الطيفية التي يمكن التقاطها. يتم إجراء مسح x-λ (أي عبر الدقة الأفقية والنطاقات المتعددة) في وقت واحد، بينما يكون المسح على طول اتجاه النقل (المحور y) مستمرًا. يمكن لهذه التقنية التقاط معلومات مكانية والطيفية كاملة سطرًا بسطر. تتكون كاميرات Pushbroom من ثلاثة مكونات رئيسية: عدسة، ومطياف تصوير، ومستشعر صور قائم على السيليكون (لـ VIS-NIR) أو مستشعر InGaAs (لـ NIR-SWIR). يعد مطياف التصوير، المكون من وحدة تشتت الضوء وبصريات التركيز، مكونًا رئيسيًا في كاميرا pushbroom. في مطياف التصوير، يمر الضوء عبر شق الإدخال (الموجه) إلى وحدة التشتت ثم يركز على مستشعر الصورة، مما يوفر إحداثيات x-λ لخط واحد. اليوم، يمكن أن تصل دقة الخطوط إلى 1024 بكسل، مع إمكانية اختيار الطول الموجي بحرية بين 5 إلى 224 نطاقًا. يعتمد النطاق الطيفي على نوع المستشعر المستخدم، لكن VIS-NIR شائع الاستخدام. في حين توفر هذه التقنية مرونة جيدة، فإن العيب هو أن السرعة تزداد مع عدد القنوات. في النطاق الكامل (224 نطاقًا)، تعد هذه طريقة طيفية فائقة بمعدل إطارات يبلغ 500 هرتز فقط. بالنسبة للعديد من التطبيقات الصناعية، هذا بطيء للغاية.
من الممكن إجراء التصوير متعدد الأطياف باستخدام تقنية الكاميرا ذات المكنسة الدافعة للأطياف الفائقة، والتي يمكنها التقاط معلومات مكانية والطيفية كاملة سطرًا بسطر.
المسح المساحي مقابل المسح الخطي في التصوير متعدد الأطياف
من بين طرق التصوير متعدد الأطياف الموضحة، هناك عدد قليل منها مناسب للتطبيقات الصناعية عالية السرعة. في المسح الميداني، يعد النهج القائم على المنشور متعدد المستشعرات مناسبًا للغاية لفحص المنتجات السائبة في الإنتاج عالي السرعة. طرق المسح الميداني الأخرى، مثل مصفوفات البكسل متعددة الأطياف (فسيفساء اللقطات) والنهج القائمة على عجلة المرشح، بطيئة للغاية للتصوير الصناعي. بالإضافة إلى ذلك، فإن الدقة المكانية وإعادة بناء معلومات البكسل باستخدام كاميرات فسيفساء اللقطات تشكل تحديًا كبيرًا.
الكاميرات التي تعتمد على عجلة الفلتر ضخمة وتتكون من أجزاء متحركة متعددة، مما يقلل من قوة هذه الطريقة. ومع ذلك، توفر فسيفساء اللقطات وطرق عجلة الفلتر نطاقات طيفية أكثر مقارنة بالطرق القائمة على المنشور متعدد المستشعرات. تعتبر فسيفساء اللقطات مناسبة للتطبيقات الزراعية والزراعة الذكية والتصوير الطبي حيث لا تكون هناك حاجة إلى دقة مكانية جيدة. الكاميرات التي تعتمد على عجلة الفلتر مناسبة بشكل خاص للأرشفة الرقمية للوحات القديمة والفن الكلاسيكي. الكاميرات التي تعتمد على المنشور متعدد المستشعرات مناسبة للغاية للزراعة الدقيقة والزراعة الذكية والتفتيش المباشر للسلع مثل الفواكه والخضروات واللحوم والمأكولات البحرية والمنتجات الصناعية مثل عبوات الأغذية والأدوية والإلكترونيات ولوحات الدوائر المطبوعة.
بالنسبة للتصوير متعدد الأطياف باستخدام كاميرات المسح الخطي، هناك طريقتان رئيسيتان تظهران إمكانات جيدة. الأولى هي استخدام أجهزة استشعار Pushbroom الطيفية الفائقة، والتي تسمح بالتقليص من الطرق الطيفية الفائقة (225 نطاقًا طيفيًا) إلى الطرق متعددة الأطياف (5 نطاقات طيفية، معدل خط 6.5 كيلو هرتز)، مما يجعل هذا النهج مناسبًا للتطبيقات الصناعية متوسطة السرعة مثل فحص الأغذية وإعادة التدوير وتعبئة البضائع.
يحقق نهج مستشعر الخط القائم على المنشور متعدد المستشعرات سرعات عالية للغاية (تصل إلى 77 كيلو هرتز عند 4K بكسل) ويمكنه تصوير النطاقات المرئية والأشعة تحت الحمراء القريبة في وقت واحد، مع الجمع بين ما يصل إلى أربعة نطاقات طيفية. تجعل السرعة هذا النهج مناسبًا لجميع التطبيقات عالية السرعة القائمة على الفرز بالحزام أو القناة أو السقوط الحر.
النهج الثالث - استخدام أجهزة استشعار خطية قياسية ثلاثية الخطوط مع مرشحات بصرية، وتقليل دقة الخط الأفقي، وتحقيق ما بين 6 إلى 12 قناة - يحاول الدخول إلى قطاعات التفتيش على الطباعة والأغذية والسيراميك والمنسوجات لسنوات، لكنه فشل بسبب إجراءات المعايرة المعقدة، وانخفاض الدقة، وصعوبة استخدام واجهات برمجة التطبيقات.
اعتبارات رئيسية عند اختيار تقنية كاميرا التصوير متعدد الأطياف
سهولة الإعداد (تكامل النظام): يعد استخدام التصوير متعدد الأطياف أكثر تعقيدًا بشكل كبير من استخدام كاميرات الرؤية الآلية القياسية. لإعداد ودمج المكونات المختلفة لنظام التصوير متعدد الأطياف، من المهم أن يكون لديك خبرة جيدة، ليس فقط في الكاميرات ولكن أيضًا في إجراءات المعايرة التي تتضمن مصادر الضوء وطبيعة الأشياء التي يجب فحصها والاختناقات الناشئة عن معالجة البيانات وتصحيح بيانات الصورة. قد لا يكون تكامل النظام الإجمالي معقدًا مثل أنظمة التصوير متعدد الأطياف، ولكنه يعتمد في الواقع على ما يريد المستخدم تحقيقه من خلال نظام التصوير متعدد الأطياف.
السرعة والدقة: تتطلب إجراءات التفتيش الصناعي إنتاجية عالية. إن بنية وبنية القراءة للعديد من الأنظمة متعددة الأطياف محدودة في السرعة. تعتمد السرعة على عدد قنوات الطول الموجي، ونوع تقنية متعددة الأطياف المستخدمة، والواجهة. كلما زاد عدد النطاقات الطيفية، زادت صعوبة التقاط الكمية المطلوبة من الضوء للتطبيقات عالية السرعة. كما تشكل الدقة المكانية تحديًا للتصوير متعدد الأطياف، وخاصة عند اكتشاف الأجسام الصغيرة. تستخدم الكاميرات القائمة على أجهزة استشعار فسيفساء اللقطات الفورية الاستيفاء لتقدير المعلومات المكانية المفقودة من قيم بكسل واحدة، لكن هذه الطريقة ليست دقيقة للغاية عند اكتشاف أحجام عيوب أصغر. قد يتطلب كل تطبيق مقايضة مختلفة بين العدد المحتمل للقنوات متعددة الأطياف والسرعة والدقة الممكنة.
عدد النطاقات الطيفية: يعتمد عدد النطاقات الطيفية المطلوبة لتطبيق ما في الواقع على طبيعة الجسم المراد اكتشافه، ودقة الاكتشاف المطلوبة، والدقة التي يمكن تحقيقها في معالجة الصور باستخدام تقنيات تقدير الطيف الإضافية. في بعض التطبيقات، مثل اكتشاف الحافة الحمراء أو تحليل مؤشر الغطاء النباتي، من الواضح أي النطاقات في المناطق الحمراء والأشعة تحت الحمراء القريبة مطلوبة لالتقاط البيانات المطلوبة من النباتات. وينطبق الشيء نفسه على المواد البلاستيكية والمواد العضوية حيث تكون البيانات الطيفية معروفة جيدًا. مثال آخر هو التنظير الفلوري، حيث تكون نطاقات امتصاص ICG وانعكاس الفلورة معروفة. في مثل هذه الحالات، قد يكون عدد محدود من النطاقات كافياً. ومع ذلك، هناك أيضًا تطبيقات تتضمن مخاليط من مواد مختلفة ليتم فحصها أو تتطلب نطاقات طيفية متعددة لتحديد نطاقات الطول الموجي المحددة بدقة، أو تطبيقات قياس اللون الطيفي القائمة على التصوير متعدد الأطياف. تتطلب مثل هذه التطبيقات عددًا كبيرًا نسبيًا من النطاقات الطيفية.
المرونة: إن النظام المتعدد الأطياف المرن أو القابل للتطوير مناسب بشكل أساسي للتطبيقات التي يتم فيها فحص أنواع مختلفة من المواد على نفس الجهاز. تسمح المرونة للمستخدمين بضبط نظام التصوير المتعدد الأطياف وفقًا لمتطلبات التطبيق. تنعكس هذه المرونة بشكل أساسي في عدد النطاقات الطيفية المطلوبة، مما يزيد أو يقلل من سرعة نظام التصوير. تعني مرونة بعض الأنظمة أيضًا متانة أقل لأنها قد تتطلب استبدال المكونات المتغيرة أو المتحركة (على سبيل المثال، في طريقة عجلة الفلتر، يمكن استبدال عجلة الفلتر بسهولة، لكنها تضيف مكونًا متحركًا إلى النظام، مما يؤثر على متانته). من ناحية أخرى، تتمتع بعض الكاميرات بالمرونة عند التصنيع ولكن ليس بعد الانتهاء من المنتج. تتمتع الكاميرات القائمة على المنشور متعدد المستشعرات بالمرونة أثناء التصنيع، مما يسمح باختيار الاستجابة الطيفية المطلوبة للكاميرا بناءً على الطلاءات ثنائية اللون الصلبة ومعلمات المنشور الأساسية. ومع ذلك، بمجرد تصنيع مكون مستشعر المنشور، لا يمكن تغييره. تتمتع الكاميرات القائمة على مستشعرات فسيفساء اللقطات الفورية بنفس المنطق. بمجرد تثبيت مجموعة المرشح متعدد الأطياف على المستشعر، لا يمكن استبدالها أو تعديلها أثناء مهمة التفتيش.
معالجة مكعبات البيانات متعددة الأطياف وتدفقات البيانات: أحد تحديات التصوير متعدد الأطياف هو معالجة مكعبات البيانات متعددة الأطياف. هذا أقل تعقيدًا بكثير من مكعبات البيانات فائقة الأطياف، والتي قد تحتوي على عدة مئات من الأطياف لكل بكسل، ولكنها أكثر تعقيدًا من معالجة أنظمة الكاميرات التقليدية RGB. يجب أن تكون بنية النظام قادرة على معالجة وتصفية وتفسير البيانات متعددة الأطياف بشكل صحيح. كلما قل عدد القنوات الطيفية، كلما كان ذلك أبسط. قد يأتي التحدي الثاني من الطريقة المستخدمة لتدفق البيانات من الكاميرا إلى محطة المعالجة. في حالة التدفقات المتعددة، فإن الميزة هي أنه يمكن التحكم في كل تدفق بيانات بشكل مستقل، ويكمن التحدي في إدارة ذلك على برنامج التطبيق. تتطلب معالجة تدفقات متعددة بنية برمجية قادرة على التعامل مع تدفقين أو أكثر في وقت واحد. يتوقع البرنامج المصمم فقط لدفق واحد أن يرسل الجهاز إطارًا واحدًا أو حمولات متعددة متاحة في وقت واحد. لذلك، لكل من الإطارات الفردية والحمولات المتعددة، يمكن للمستخدمين استدعاء وظيفة واحدة والحصول على صور من تدفق واحد. ومع ذلك، هناك أيضًا منصات، مثل eBUS Player من JAI، يمكنها فتح أجهزة الكاميرا للمرة الثانية أو الثالثة في وضع القراءة فقط ومعالجة تدفقات بيانات متعددة.
تكلفة النظام: التكلفة هي دائما عامل محرك في اتخاذ القرار. الكاميرات المدمجة وسهلة الاستخدام والمنتجة بكميات كبيرة تكون أقل تكلفة من الأنظمة المتخصصة للغاية والضخمة. تعتمد التكلفة أيضًا على مهمة التفتيش التي يجب القيام بها. التطبيقات التي يقودها المستهلكون النهائيون أو أولئك القريبون من المستهلكين النهائيين، مثل عمليات تفتيش الأغذية والزراعة، أكثر حساسية للسعر مقارنة بالتطبيقات في البحث أو التكنولوجيا الفائقة أو التصوير العلمي. في الوقت الحاضر، تبدأ أنظمة التصوير الطيفي الفائق الراقية من حوالي 20000 يورو لكل نظام كاميرا. يجب أن تكون الكاميرات متعددة الأطياف المنتجة بكميات كبيرة أقل بكثير من 10000 يورو لتكون جذابة تجاريًا. الكاميرات متعددة الأطياف التي تعتمد على كاميرات متعددة أغلى من الطرق الأخرى، مثل الكاميرات القائمة على المنشور متعدد المستشعرات أو الكاميرات القائمة على مجموعة متعددة الأطياف. من المهم أيضًا ملاحظة أنه يجب وزن مناقشة التكلفة ومعالجتها أو تبسيطها بناءً على القيمة التي يمكن أن يوفرها التصوير متعدد الأطياف لحل مشاكل التصوير الحالية.
