[发明专利]确定光谱信息的设备和方法

说明书

本发明的实施方式提供了用于确定三维物体的光谱信息的设备，该设备包括：相对于该物体定位的空腔(110)；相对于该空腔定位的成像光源(120)，其中，成像源可控制以选择性地发射多个波长范围内的光；结构化光源(130)，向物体发射结构化照射，其中结构化光源包括围绕空腔布置的多个照射装置；一个或多个成像装置(140)，产生与物体的至少一部分有关的图像数据；控制单元，其中控制单元(1100)被布置成控制结构化光源以发射结构化照射并控制成像光源发射多个波长范围中选定的一个或多个波长范围内的光；数据存储单元(1120)，被布置为存储与结构化照射以及多个波长范围中选定的一个或多个波长范围中的每一个对应的图像数据；以及处理装置(1110)，被布置为根据存储在数据存储装置中与结构化照射相对应的图像数据，确定与物体的至少一部分有关的深度信息。

技术领域

背景技术

多光谱成像涉及在多个特定波长或波段处捕获图像数据。成像可涉及诸如生物体的物体。多光谱成像已应用于植物以确定植物的状态。在有源多光谱成像系统中，诸如植物组织的物体选择性地被多个预定波长范围内的光照射，并且从样本(即植物组织)反射的照射被成像装置记录。

由于诸如叶子的组织样本的成分和取向都存在差异，因此植物组织光学器件非常复杂。入射辐射(即光)与植物表面接触，在该表面上入射辐射的一部分以镜面反射的形式从植物的蜡质层反射，而其余部分则在植物组织内折射。后者相互作用包含有关内部植物组织组成的信息。分散的光通过叶透射，或者在细胞结构内吸收，或者以反向散射反射的形式反射。由于叶组织的结构包括多层，组成各不相同，因此波长穿透至到达海绵状叶肉的光会被散射的不同的深度。此行为在某种程度上解释了为什么植物组织表现出非朗伯反射率，解释了为什么在实验室环境中对植物组织样本进行成像之前通常将其固定在适当的位置。然而，将植物组织样本固定在适当位置以解决与样本的取向相关的问题是费时的，并且可能限制多光谱成像的有效性。

本发明的实施方式的目的是至少减少现有技术的一个或多个问题。

发明内容

附图说明

现在将参考附图仅以举例的方式描述本发明的实施方式，其中：

图1示出了根据本发明实施方式的设备的透视图；

图2a示出了根据本发明实施方式的设备的截面图；

图2b示出了根据本发明实施方式的设备的截面图；

图3和图4示出了根据本发明实施方式的成像光源的一部分；

图5示出了根据本发明实施方式的结构化照射的实例；

图6和图7示意性地示出了本发明实施方式的操作；

图8示出了根据本发明实施方式的表面照射的实例；

图9示出了根据本发明实施方式的如何从多光谱立方体获得校正的多光谱立方体；

图10示出了根据本发明的实施方式的如何应用结构光和光度立体光以对叶子的多光谱图像数据进行表面校正的实例；以及

图11示出了根据本发明的控制单元的示意图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的实施方式的设备100。设备100是用于确定三维物体200的光谱信息的设备100。如图1所示，三维物体200可以是生物结构，例如植物200。物体可包括多个一个或多个大体上平坦的表面，在该实例中是植物200的叶子。设备100被布置成在使用中至少部分地确定与诸如叶子的平坦的表面有关的光谱信息。信息的实施方式被布置为确定一个或多个平坦表面的取向信息，其中该取向信息指示该一个或多个平坦表面相对于设备100的取向，如将解释的。取向信息可用于至少部分地校正平坦表面的取向，从而可改善光谱信息。在下文中，物体200将被称为植物200，应当理解，这不是限制性的。