[发明专利]土壤多光谱信息采集装置

说明书

技术领域

本发明涉及图像采集技术，尤其涉及一种用于土壤的多光谱信息采集装置。

背景技术

“精细农业”是未来农业发展的重要方向，主要包括三个方面：一是采集田间农作物的长势信息，生成作物长势分布图；二是获取田间农作物生长条件的时空差异信息，例如田间地形、地貌、土壤类型、肥力和墒情等，并结合田间农作物的长势分布信息，通过集成农作物生长发育模拟模型，投入、产出模拟模型和农作物管理专家知识库等建立的农作物管理辅助决策支持系统，在决策者的参与下生成农作物管理、变量作业实施处方图；三是根据农作物管理、变量作业实施处方图生成控制命令，对农业机械的变量作业进行调整与控制，实现农田作物精细农作管理。其中，土壤信息是精细农业技术实践中的首要环节，特别是土壤肥力信息的获取尤为重要，其是进行精细农业的基础。

目前，用于获取土壤多光谱信息的信息采集装置主要包括两大类：高光谱分辨率信息采集装置和高空间分辨率信息采集装置和高光谱分辨率信息采集装置，其中，高光谱分辨率信息采集装置是采用高光谱传感器进行信息的采集，高光谱传感器虽然能较完整的测量出光谱曲线，但每次仅能测量土壤的一个点，效率较低，难以满足土壤多光谱信息这种大量测量的需要。高空间分辨率信息采集装置主要包括普通的消费性相机和用于卫星的航拍仪器，这类信息采集装置可以实现较大的分辨率，但是，其仅能对可见光部分的波段进行响应，而无法对近红外波段进行有效测量，使得在土壤多光谱信息分析时，可靠性较差，结果不准确，且采用卫星拍摄时，成本较高，信息获取具有较大的滞后性；对于以上两方面的不足，美国GSI公司所推出的MS3100/4100系列产品提供了一种解决方法，可一次获得红R、绿G、蓝B、近红外NIR等4个波段中的任意3个，该产品虽然可以得到NIR波段的信息，但是该产品所采用的分光设备的成本很高，在实际应用和推广的过程中，将有难以预见的困难，而且最多一次只能获得3个波段的信息，限制了一起的适用范围；另外，美国Tetracam公司所研制了一种MCA多光谱相机，该光谱相机体积庞大，集成度低，安装和使用上有诸多不便，且该多光谱相机接口过于单一，灵活性较差，实用性较差，成为其推广使用的重大阻碍。

综上，现有用于土壤多光谱信息采集装置要么无法对近红外波段的光谱信息进行采集，导致信息获取不准确，要么成本高，价格昂贵，信息采集量大，信息采集滞后性大，使得现有信息采集装置的实用性较差。

发明内容

本发明提供一种土壤多光谱信息采集装置，可有效克服现有技术存在的问题，降低成本，提高土壤多光谱信息采集装置的实用性。

本发明提供一种土壤多光谱信息采集装置，包括：中央控制器，以及与所述中央控制器连接的第一采集电路和第二采集电路，其中：

所述第一采集电路包括：与所述中央控制器连接的第一传感器驱动模块，以及与所述第一传感器驱动模块连接的可见光传感器，所述可见光传感器用于采集红、绿、蓝三个波段的土壤光谱信息；

所述第二采集电路包括：与所述中央控制器连接的第二传感器驱动模块，以及与所述第二传感器驱动模块连接的近红外传感器，所述近红外传感器用于采集近红外波段的土壤光谱信息；

所述中央控制器用于控制所述第一传感器驱动模块和第二传感器驱动模块，以驱动所述可见光传感器和近红外传感器同步采集土壤光谱信息。

上述的土壤多光谱信息采集装置中，所述可见光传感器为可见光CMOS传感器；和/或，所述近红外传感器为近红外CMOS传感器。

上述的土壤多光谱信息采集装置还可包括：

快门按键输入模块，连接在快门按键和中央控制器之间，用于消除快门按键按下时的电平抖动，以为所述中央控制器输入一个有效脉冲信号。

上述的土壤多光谱信息采集装置还可包括：

SDRAM存储模块，与所述中央控制器连接，用于一帧土壤光谱信息采集过程中进行信息暂存；

CF卡存储模块，与所述中央控制器连接，用于在一帧土壤光谱信息采集完毕后，在所述中央控制器控制下将暂存在所述SDRAM存储模块的一帧土壤光谱信息保存起来。

上述的土壤多光谱信息采集装置中，所述中央控制器采用FPGA为核心的控制器。