[发明专利]便携式智能多光谱成像检测装置及方法

说明书

本发明提供了一种便携式智能多光谱成像检测装置和方法，其装置包括滤光单元、摄像单元、以及用于接收摄像单元图像数据的数据收发模块，所述滤光单元包括若干同轴且可独立转动的滤光片转盘，每个滤光片转盘上设有若干安装有滤光片的安装孔和至少一个避让孔，安装孔、避让孔和摄像单元的镜头的中心轴距离滤光片转盘中心轴的距离相等。本发明的便携式智能多光谱成像检测装置，以高度集成化的滤光片转盘和集成化的变焦距摄像方式，实现了装置的便携化、小型化；以白光LED作为主动照明光源，实现了光谱仪的低功耗化；脱离了传统的笔记本，以移动终端的通讯方式获取高光谱图像，并利用远程云共享服务器分析、处理高光谱的数据。

技术领域

本发明涉及多光谱成像检测领域，具体涉及一种能在野外条件下和室内条件均能便携地对植物进行多光谱成像检测的方法及系统装置。

背景技术

多光谱成像技术是当前图像处理及获取的前沿技术。由于能够获得同一物体多个光谱通道的图像，并利用多个通道的图像数据组成多光谱图像数据，为图像处理提供更多的信息量，在遥感、环境监测、食品安全、生物医疗、颜色信息处理等当面的应用。

目前，按照分光方式的不同，多光谱成像技术主要有色散型、干涉型和滤光片型等，色散型多光谱成像技术以棱镜或光栅作为色散元件，将通过狭缝的入射光按波长分散开来，再由成像系统将狭缝按波长成像在探测器的不同位置上；干涉型以干涉仪作为色散元件，利用双光束干涉原理获得入射狭缝的干涉图，然后通过傅立叶变换从干涉图中复原出狭缝的光谱。色散型和干涉型多光谱成像技术都是通过推扫或摆扫的方式获得二维目标的三维光谱图像信息，对平台的稳定性要求很高，且在同一次曝光中获得所有谱段光谱信息。采用滤光片的多光谱成像系统是在照相系统光路中加入滤光片，主要采用两种方式：第一种是将多个相同的相机放置在一起，镜头前分别放置不同波长的滤光片，这种方式能并行获取多个波长图像，但是给图像配准带来困难，且体积庞大；第二种方式是将不同种滤光片安装在一个转轮上，通过转轮切换滤光片，例如申请公布号为CN 103308466 A的专利文献公开了一种便携式滤光片色轮型多光谱成像系统及其光谱图像处理方法，包括成像仪镜头、滤光片色轮、步进电机、滤光片组、黑白图像传感器CCD、控制模块及光谱图像处理分析模块；控制模块的信号传输端口分别与步进电机、黑白图像传感器CCD及光谱图像处理分析模块的信号传输端口相接。传统的滤光片设置在一个滤光片色轮上，当设置多个滤光片式，传统的单个滤光片色轮的结构庞大，且对系统结构稳定性要求高。

发明内容

本发明提供了一种便携式智能多光谱成像检测装置，该装置体积小、重量轻、功耗小。

本发明同时提供了一种多光谱成像检测方法，该方法能够快速实现对多种植物检测结果分析，实现对不同特征的多光谱特征的自能识别。

一种便携式智能多光谱成像检测装置，包括滤光单元、摄像单元、以及用于接收摄像单元图像数据的数据收发模块，所述滤光单元包括若干同轴且可独立转动的滤光片转盘，每个滤光片转盘上设有若干安装有滤光片的安装孔和至少一个避让孔，安装孔、避让孔和摄像单元的镜头的中心轴距离滤光片转盘中心轴的距离相等。

摄像单元一般包括相机以及镜头等部件，实现对图像的采集，所述相机一般为CCD工业相机。

作为优选，所有的滤光片的直径D必须比摄像单元的镜头的直径d大，不能遮住进入摄像单元的镜头的光线；每一个滤光片的透过光波带宽均在1nm-10nm之间，具体数值根据测量要求可更换。使用时，保证非转动的滤光片转盘都是空白的圆孔与摄像单元的镜头同轴相对，即摄像单元的镜头前面只有当前滤光片转盘上的一个滤光片。

作为优选，还包括照明模块，所述照明模块与滤光单元可拆卸连接。在自然光满足要求时，可将照明模块拆卸，进一步降低整机体积，提高实用性。

作为优选，所述照明模块为立方体结构；所述立方体结构顶面与摄像单元的镜头对正设置，该侧内壁设有LED阵列；所述立方体结构与LED阵列相对的一侧设有标准漫反射白板；所述立方体结构的其他四个侧壁内壁为反射镜。