便攜式智能多光譜成像檢測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及多光譜成像檢測領域，具體涉及一種能在野外條件下和室內條件均能便攜地對植物進行多光譜成像檢測的裝置。
【背景技術】
[0002]多光譜成像技術是當前圖像處理及獲取的前沿技術。由于能夠獲得同一物體多個光譜通道的圖像，并利用多個通道的圖像數據組成多光譜圖像數據，為圖像處理提供更多的信息量，在遙感、環境監測、食品安全、生物醫療、顏色信息處理等當面的應用。
[0003]目前，按照分光方式的不同，多光譜成像技術主要有色散型、干涉型和濾光片型等，色散型多光譜成像技術以棱鏡或光柵作為色散元件，將通過狹縫的入射光按波長分散開來，再由成像系統將狹縫按波長成像在探測器的不同位置上；干涉型以干涉儀作為色散元件，利用雙光束干涉原理獲得入射狹縫的干涉圖，然后通過傅立葉變換從干涉圖中復原出狹縫的光譜。色散型和干涉型多光譜成像技術都是通過推掃或擺掃的方式獲得二維目標的三維光譜圖像信息，對平臺的穩定性要求很高，且在同一次曝光中獲得所有譜段光譜信息。采用濾光片的多光譜成像系統是在照相系統光路中加入濾光片，主要采用兩種方式:第一種是將多個相同的相機放置在一起，鏡頭前分別放置不同波長的濾光片，這種方式能并行獲取多個波長圖像，但是給圖像配準帶來困難，且體積龐大；第二種方式是將不同種濾光片安裝在一個轉輪上，通過轉輪切換濾光片，例如申請公布號為CN 103308466 A的專利文獻公開了一種便攜式濾光片色輪型多光譜成像系統及其光譜圖像處理方法，包括成像儀鏡頭、濾光片色輪、步進電機、濾光片組、黑白圖像傳感器CCD、控制模塊及光譜圖像處理分析模塊；控制模塊的信號傳輸端口分別與步進電機、黑白圖像傳感器CCD及光譜圖像處理分析模塊的信號傳輸端口相接。傳統的濾光片設置在一個濾光片色輪上，當設置多個濾光片式，傳統的單個濾光片色輪的結構龐大，且對系統結構穩定性要求高。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型提供了一種便攜式智能多光譜成像檢測裝置，該裝置體積小、重量輕、功耗小。
[0005]本實用新型同時提供了一種多光譜成像檢測方法，該方法能夠快速實現對多種植物檢測結果分析，實現對不同特征的多光譜特征的自能識別。
[0006]一種便攜式智能多光譜成像檢測裝置，包括濾光單元、攝像單元、以及用于接收攝像單元圖像數據的數據收發模塊，所述濾光單元包括若干同軸且可獨立轉動的濾光片轉盤，每個濾光片轉盤上設有若干安裝有濾光片的安裝孔和至少一個避讓孔，安裝孔、避讓孔和攝像單元的鏡頭的中心軸距離濾光片轉盤中心軸的距離相等。
[0007]攝像單元一般包括相機以及鏡頭等部件，實現對圖像的采集，所述相機一般為CCD工業相機。
[0008]作為優選，所有的濾光片的直徑D必須比攝像單元的鏡頭的直徑d大，不能遮住進入攝像單元的鏡頭的光線；每一個濾光片的透過光波帶寬均在Inm-1Onm之間，具體數值根據測量要求可更換。使用時，保證非轉動的濾光片轉盤都是空白的圓孔與攝像單元的鏡頭同軸相對，即攝像單元的鏡頭前面只有當前濾光片轉盤上的一個濾光片。
[0009]作為優選，還包括照明模塊，所述照明模塊與濾光單元可拆卸連接。在自然光滿足要求時，可將照明模塊拆卸，進一步降低整機體積，提高實用性。
[0010]作為優選，所述照明模塊為立方體結構；所述立方體結構頂面與攝像單元的鏡頭對正設置，該側內壁設有LED陣列；所述立方體結構與LED陣列相對的一側設有標準漫反射白板；所述立方體結構的其他四個側壁內壁為反射鏡。
[0011]作為優選，所述LED陣列為軸對稱和中心對稱分布。為標準漫反射白板提供均勻的光照。
[0012]作為優選，還包括與數據收發模塊進行信息傳輸的移動終端以及與移動終端實現通訊的遠程云共享服務器。所述移動終端可選擇手機等。
[0013]作為優選，所述數據收發模塊上集成有藍牙收發模塊、wifi收發模塊和zigbee收發模塊。進一步提高整個檢測裝置的智能化。
[0014]本實用新型還提供了幾種進行多光譜成像檢測方法，分別為:
[0015]一種利用上述便攜式智能多光譜成像檢測裝置進行多光譜成像檢測方法，包括:
[0016](I)利用標準漫反射白板，進行標準反射率標定；
[0017](2)將葉片夾持在標準漫反射白板上，對準攝像單元的鏡頭；
[0018](3)轉動其中一個濾光片轉盤，使該濾光片轉盤上的某一濾光片與攝像單元的鏡頭同軸，且其他濾光片轉盤的避讓孔與攝像單元的鏡頭同軸，獲取該濾光片透射波段的光譜圖；依次轉動濾光片轉盤，完成對所有濾光片透射波段的光譜圖。
[0019]上述技術方案適于自然光滿足檢測要求的場合，對于自然光偏暗的場合，優選的技術方案如下:
[0020]一種利用上述便攜式智能多光譜成像檢測裝置進行多光譜成像檢測方法，包括:
[0021](I)打開照明模塊，利用標準漫反射白板，進行標準反射率標定；
[0022](2)將葉片夾持在標準漫反射白板上，對準攝像單元的鏡頭；
[0023](3)轉動其中一個濾光片轉盤，使該濾光片轉盤上的某一濾光片與攝像單元的鏡頭同軸，且其他濾光片轉盤的避讓孔與攝像單元的鏡頭同軸，獲取該濾光片透射波段的光譜圖；依次轉動濾光片轉盤，完成對所有濾光片透射波段的光譜圖。
[0024]為進一步實現全自動檢測，作為優選的技術方案為:
[0025]一種利用上述便攜式智能多光譜成像檢測裝置進行多光譜成像檢測方法，包括:
[0026](I)利用移動終端打開照明模塊，利用標準漫反射白板，進行標準反射率標定；
[0027](2)將葉片夾持在標準漫反射白板上，對準攝像單元的鏡頭；
[0028](3)轉動其中一個濾光片轉盤，使該濾光片轉盤上的某一濾光片與攝像單元的鏡頭同軸，且其他濾光片轉盤的避讓孔與攝像單元的鏡頭同軸，獲取該濾光片透射波段的光譜圖；依次轉動濾光片轉盤，完成對所有濾光片透射波段的光譜圖；
[0029](4)通過數據收發模塊將光譜圖至移動終端，通過移動終端將光譜圖發送到遠程云共享服務器，遠程云共享服務器將接收的光譜圖與系統預存的數據庫對比，判斷被測植物的生理狀態。
[0030]作為優選，所述移動終端同時將當前的光譜圖和生理狀態信息存入遠程云共享服務器中。完成對數據的自學習。
[0031]本實用新型的目的是為了實現多光譜測量裝置體積小、重量輕、功耗小，并且實現對多種植物檢測結果進行訓練、分析，實現對不同特征的多光譜特征的智能識別。
[0032]本實用新型中，所述鏡頭一般為變焦距鏡頭，所述變焦距鏡頭為含有多項式非球面透鏡組成的畸變較小的連續變焦鏡頭。優選的變焦距鏡頭為1.5mm至30mm變焦鏡頭，鏡頭為F = 1.4，含有多個非球面鏡片。
[0033]所述的遠程云共享服務器包含了多種植物的各種生理狀態的數據庫。數據庫可采用直接將現有數據輸入，也可通過系統機器學習自行得到。從而實現對多種植物檢測結果進行訓練、分析，實現對不同特征的多光譜特征的自能識別。
[0034]與現有技術相比，本實用新型的優點是:
[0035]本實用新型的便攜式智能多光譜成像檢測裝置，以高度集成化的濾光片轉盤和集成化的變焦距攝像方式，實現了裝置的便攜化、小型化；以白光LED作為主動照明光源，實現了光譜儀的低功耗化；脫離了傳統的筆記本，以移動終端的通訊方式獲取高光譜