[发明专利]一种旋转扫描式的高光谱作物茎秆信息获取系统

说明书

技术领域

本发明涉及农作物信息光谱分析技术领域，尤其涉及一种旋转扫描式的高光谱作物茎秆信息获取系统。

背景技术

数字农业和作物的精准管理是现代农业生产过程信息化的重要技术环节，也是当前数字农业与农业信息化研究的前沿领域，是保障粮食和农产品的高效、优质和安全生产的重要手段和技术支撑。农作物的生理和养分信息是作物健康生长的重要指标，更是农业生产的根本途径，这为农业的可持续发展提供保障。

农作物的叶片信息能够有效的反映作物的生理、养分等信息，然而作物生长的其他器官(茎秆，根系，果实，种子等)也在很大程度上体现作物的生长和营养状况。迄今，大量的研究主要是针对植物叶片展开的，为了能够了解作物营养物质的运输、利用和代谢等过程，对作物叶片以外器官的研究显得尤为重要。近些年，高光谱成像技术作为新兴的检测技术，其整合了光谱技术与成像技术，能够同时获取被测物的光谱和空间图像信息，逐渐成为农副业中农产品的信息感知、检测、分类与诊断的有利手段。

如授权公告号为CN101881726B的发明专利提供了一种植物幼苗综合性状活体无损检测方法，包括以下步骤：对植物幼苗进行高光谱成像，从高光谱数据立方体中提取RGB图像及特定区域的光谱，通过图像处理及光谱分析获得幼苗的形态参数、组分含量分布以及病虫害信息；采用特征级信息融合方法和模糊综合评判方法建立植物幼苗长势预测模型。该发明能够实现对幼苗外观形态、营养组分及病虫害信息三方面性状的综合评价；且克服了组分测量时不均匀性造成的误差。

现有的高光谱成像仪主要是基于平动扫描的方式，待测物置于平动的 载物台上，调节好系统的各个参数后，待测物在载物台的带动下，沿平面内某一方向以适当的速度匀速平动，同时高光谱扫描系统以高速线扫描的方式获取被测物的光谱和空间信息，这样就可以获取被测物的三维高光谱信息。

由于现有的高光谱成像系统大都是基于平动扫描的方式，物体被扫描的面多以平面为主(如植物叶片)，而对于非平面物体(如植物茎秆，根系，果实，种子等)获取信息准确率有待提高。另外，在待测物扫描过程中，一次只能得到面向扫描系统半面的高光谱信息，物体另一面的信息只能再次扫描，这样降低了高光谱信息获取的效率，同时也无法自动的采集被测物的全方位多面信息。

发明内容

针对现有的高光谱成像系统的弊端，同时为了能够更加全面的获取秆茎类作物的高光谱信息，设计了一种旋转扫描式的高光谱作物茎秆信息获取系统，可带动圆柱形或类似圆柱形的待测物旋转一圈，获得被测物体全方位表面的高光谱图像，避免了作物信息获取中出现的盲点，使得研究人员对农作物的信息的更准确获取成为可能。

本发明所采用的具体技术方案如下：

一种旋转扫描式的高光谱作物茎秆信息获取系统，包括箱体，安装在箱体内的高光谱信息扫描装置、光源和升降台，所述的升降台上安装有两个固定座，每个固定座内转动配合有套设在作物茎秆端部的卡盘，且至少一个固定座上安装有驱动卡盘转动的电机。

其中，高光谱信息扫描装置安装在箱体顶部，包括向下依次布置的CCD相机、光谱仪和镜头。

优选的，所述的光源为线光源，其主要能够为每次高光谱线扫描提供照亮的矩形区域。

进一步的，所述的线光源为两个，位于在箱体两侧且对称分布。

线光源对称分布能够有效减少单个线光源发出光线强度分布不均所产生的噪音。

本发明中，所述的固定座活动安装在升降台上，使两固定座之间的距离可调，以适应不同长度的作物茎秆。

为便于固定座的移动调节，所述的升降台上具有配合固定座滑动的导轨，用于引导固定座的移动，减少移动阻力。

另外，所述的固定座底部连接有支架，该支架的脚部滑动配合在导轨内。固定座通过支架滑动配合在导轨内，固定座和升降台之间具有一定的高度差，适用于检测存在弯折或弯曲的作物茎秆，为非直线的作物茎秆提供转动避让空间。

本发明中，所述的卡盘包括卡盘体，沿卡盘体径向滑动的活动卡爪，以及卡爪驱动机构。卡盘与机床上用来夹紧工件的装置类似，卡盘体中部设有通孔，用于插入作物茎秆端部，活动卡爪用于夹紧作物茎秆。

优选的，所述光源的光照强度为3000-3500Lux。