高光谱成像在废旧塑料和纺织品识别与回收中的应用

高光谱相机解决方案的性能和优势：

近红外（NIR）高光谱相机技术可以根据物料的化学成分准确可靠地识别出不同的材质。高光谱相机采集目标在900-1700nm光谱范围内224个波段下的光谱信息和图像信息，得到目标的数据立方体。

在可见光范围（VIS：400-1000nm），每种颜色都有其各自特征的光谱信息。在近红外（NIR：900-1700nm）光谱范围时，我们发现化学成分不同的材料具有不同的光谱信息。智能分选软件则根据特征光谱信息来识别不同的材质。

高光谱成像在工业生产线上使用受到成像速度、空间分辨率、安装简易性和成本的限制。随着行业内高光谱成像技术的大力研发投入，高光谱相机的速度、分辨率、成本早已达到工业解决方案的标准。此外，智能算法和计算机性能的提高，也让实时处理高光谱相机采集到的大量数据变的简单可行。因此，它可以精确地捕获样品的每个像素的全光谱数据。

图2  HS-NIR17高光谱成像智能分拣回收方案

当与其他检测技术结合使用时，高光谱相机通过提供各种材料的光谱信息来使分类更加准确。 新一代的高光谱相机HS-NIR17可将回收材料的纯度提高到接近100％。

1、HS-NIR17近红外（NIR）高光谱相机用于塑料回收

据调查，在所有废旧塑料中仅有9％被回收，12％被焚烧发电，而79％的塑料垃圾被填埋或进入到自然环境中。 据估计，到2050年，海洋中的塑料数量将超过鱼类的数量。

图3  废旧塑料回收率

大多数塑料垃圾无法被回收，是由于不能准确的将不同材质的塑料彼此分离，导致回收的塑料纯度无法保证。

大多数聚合物在NIR（900-1700nm）光谱区域内各自具有独特的光谱信息，因此可以进行精准分类。 但也有许多光谱特征彼此相似的塑料，此时，HS-NIR17高光谱相机的光谱分辨率（8nm）是保证分选精度的关键因素，例如，分选PP、PE、PET塑料，可以保证接近99％的分选准确度。

图4  HS-NIR17高光谱相机可设别的塑料类型

2、HS-NIR17近红外（NIR）高光谱相机用于纺织品回收

纺织业对环境造成的污染是人类在世界范围内日益遭受污染的重要一部分。为了减少对环境日益严重的污染，提高纺织品的回收率迫在眉睫。2018年，欧盟正式通过了解决纺织品浪费问题的新法案，目标是从2025年起在全球范围内回收再利用所有纺织品。我公司开发的高光谱成像为成功实现这一宏伟目标提供了技术支撑。

高光谱成像系统可基于纺织品的反射光谱对其进行光谱分析。HS-NIR17近红外高光谱相机，可精确地识别被测材料的化学成分。HS-NIR17相机的光谱范围为900-1700nm，除了黑色聚酯或黑色尼龙等少数合成黑色纺织品外，可以完全涵盖不同传统纺织品的光谱特征，并对其进行识别和分类。

可以完全涵盖不同传统纺织品的光谱特征，并对其进行识别和分类。

左：实际样品图；右：测试结果图

为了开发高光谱技术在纺织品分类中的潜在应用，我司开展了一项名为“利用高光谱成像进行纺织品识别与分类”的研究。开发完成的系统，经过实际使用、验证，对大多数常见的可回收纺织品，如棉、毛、聚酯纤维以及它们的混纺材质等，可以很容易地识别分类。

近红外高光谱相机可以精准的识别和分离常见的纤维类型，为纺织品回收企业提供一种完美的机器视觉技术方案。

基于HS-NIR17近红外高光谱相机的智能分选系统在纺织行业的优势：

•    非接触式测量，适合在线检测使用

•    提供每类纤维的光谱信息，可定性和定量分析

•    易于安装、集成在各类纺织品回收设备上

•    对于精确的色彩信息识别，HSI（高光谱相机）可以替代RGB相机