油在许多行业中用作润滑剂。在最终产品中，油通常被视为污染物，因此检测油至关重要。然而，油用肉眼很难看到，因此传统的 RGB 相机无法检测到它。另一方面，高光谱相机在正确的波长下工作时应该能够捕捉到这些信息。

为了测试这一点，我们在铝片和黑色织物上涂抹了三种不同类型的油（见图 1），并使用三种不同的 Specim 高光谱相机对其进行扫描：FX17、SWIR 和 FX50。在测试中，我们使用了 Weldlite TF2（一种非常常见的润滑剂，例如用于自行车链条）、Würth HSP 1400（一种高温润滑剂）和 Pentisol（通用合成油）。

Specim FX17 (900 – 1700 纳米)

光谱短波红外 (1000 – 2500 nm)

Specim FX50（2700 – 5300 纳米）

图 1：本研究中使用的三种油，涂抹在金属和织物片上。金属板和织物片上的圆圈标记了涂油的区域。绿色表示 Weldlite，红色表示 Würth，蓝色表示 Pentisol 油。

01Specim FX17 相机

Specim FX17 相机覆盖900 – 1700 nm 光谱范围，广泛应用于工业质量控制。它适用于检测各种化学物质（基于其天然和合成化合物）。例如，它用于测量物质的含量（例如烟叶中的尼古丁），以及检测污染物和不需要的物体（例如碎肉中的骨头碎片）。至于机油，到目前为止测试的很少。

根据光谱分析（见图 3 和 4），Specim FX17 相机无法检测所有油。Pentisol油可以检测到一点，Würth 油可以在织物上检测到大部分（吸收峰在 1393 nm），而 Weltlite 油根本检测不到。

图 2：带有选择的样本的伪 RGB 图像

图 3. 使用 Specim FX17 相机测量的与所选材料相关的光谱，取平均值。绿色表示 Weldlite，红色表示 Würth，蓝色表示 Pentisol 油。黄色光谱可视为参考，因为它们仅与金属相关，不受任何类型的油的影响。

图 4. 使用 Specim FX17 相机测量的与所选材料相关的光谱，并进行平均。绿色表示 Weldlite，粉色表示 Würth，蓝色表示 Pentisol 油。橙色光谱可视为参考，因为它们仅与织物相关，且不受任何类型的油的影响。

对数据进行了主成分分析 (PCA)，证实了基于光谱的观察结果。分析进一步表明，Specim FX17 可以检测到的油可以非常微弱地相互区分（图 5）。

图 5：将 PC1 分配给红色波段、将 PC2 分配给绿色波段、将 PC3 分配给蓝色波段

02Specim SWIR相机

Specim SWIR 相机的光谱范围为 1000 – 2500 nm。与 FX17 一样，SWIR 也适用于检测不同的化学成分。由于其光谱范围更广，SWIR 比 FX17 能检测更多的材料。

根据光谱分析（图 7 和 8），SWIR 相机的光谱特征高于 2200 nm，适合检测不同类型的油，尤其是 Würth 油和 Pentisol 油。Weltlite 油可部分检测到。

图 6：带有选择的样本的假 RGB 图像

图 7. 使用 Specim SWIR 相机测量的与所选材料相关的光谱平均值。绿色表示 Weldlite，红色表示 Würth，蓝色表示 Pentisol 油。黄色光谱可视为参考，因为它们仅与金属相关，不受任何类型的油的影响。

图 8. 使用 Specim SWIR 相机测量的与所选材料相关的光谱平均值。绿色表示 Weldlite，粉色表示 Würth，蓝色表示 Pentisol 油。橙色光谱可视为参考，因为它们仅与织物相关，且不受任何类型的油的影响。

结合 PCA，我们进行了偏最小二乘判别分析 (PLS-DA)，以评估 SWIR 相机的分类性能（见图 9）。根据结果，可以使用 Specim SWIR 相机从金属和织物表面检测出 Würth 和 Pentisol 油，并将它们相互分类。Weltlite 油可以在织物上检测到，但无法在金属上可靠地检测到。

值得注意的是，尽管所有的油都被应用于样品的非常有限的区域，但 Weltlite 油已经广泛扩散到织物上。

图 9：左：通过将 PC1 分配给红色波段、将 PC2 分配给绿色波段、将 PC3 分配给蓝色波段，对 PCA 进行了表示；右：PLS-DA 模型预测。

03Specim FX50 相机

Specim FX50 相机覆盖 2700 – 5300 nm 的光谱范围。这些波长属于热范围，即所谓的 MWIR。FX50 非常适合对不同类型的聚合物进行分类，无论其颜色如何 - 甚至是黑色的。

结果表明，FX50 可以检测金属和织物表面的所有三种不同类型的油。FX50 甚至可以检测到微小的油滴。测试表明，在 3300 至 3500 nm 光谱范围内具有强大的吸油性（图 11 和 12）。

图 10：带有选择的样本的伪 RGB 图像

图 11. 使用 Specim FX50 相机测量的与所选材料相关的光谱，取平均值。绿色表示 Weldlite，红色表示 Würth，蓝色表示 Pentisol 油。黄色光谱可视为参考，因为它们仅与金属相关，不受任何类型的油的影响。

图 12. 使用 Specim FX50 相机测量的与所选材料相关的光谱，并进行平均。绿色表示 Weldlite，红色表示 Würth，蓝色表示 Pentisol 油。黄色光谱可视为参考，因为它们仅与织物相关，且不受任何类型的油的影响。

除了 PCA 之外，还建立了 PLS-DA 模型来评估 Specim FX50 相机的分类性能。如图 13 所示，使用 Specim FX50 相机可以从金属和织物表面检测出所有三种类型的油，并将它们相互分类

图 13：左：通过将 PC1 分配给红色波段、将 PC2 分配给绿色波段、将 PC3 分配给蓝色波段，对 PCA 进行了错误表示；右：PLS-DA 模型预测。

04结论

根据分析，我们可以得出结论，Specim FX50 是检测油表面的最佳相机。使用 FX50，您还可以对不同类型的油进行分类。

词汇表
PC = 主成分
PCA = 主成分分析
SWIR = 短波红外
MWIR = 中波红外
PLS-DA = 偏最小二乘 - 判别分析

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