[发明专利]一种叶绿素荧光探测装置以及探测方法

权利要求书

1.一种叶绿素荧光探测装置，包括激发植物的激发光源，采集植物图像的摄像单元，控制单元以及用于容纳植物、激发光源和摄像单元的避光空间，其特征在于，所述控制单元通过调节激发光源的驱动电路控制信号的占空比使激发光源发出不同频率和脉宽的测量光和作用光，所述激发光源发出作用光时的控制信号的间歇区间内插入测量光脉冲的控制信号，所述摄像单元的采集图像的控制信号覆盖测量光脉冲的控制信号；

所述激发光源包括多个围绕摄像单元布置的LED灯，所述摄像单元的视场区域内具有所有LED灯的光照重叠的照明目标区域；

所述LED灯的总数量通过以下公式计算得到：

上式中，E_饱和光为作用光所需的最大光强，E_蓝为单个蓝光光子的能量，D_半径为照射区域的光照半径，E_灯为单个LED灯的出射光通量，T_转换为人眼对555nm波长光通量与光功率转换，V为对460nm波长蓝光的视见函数。

2.如权利要求1所述的叶绿素荧光探测装置，其特征在于，所述作用光包括光强强度不同的光化光和饱和光。

3.如权利要求1所述的叶绿素荧光探测装置，其特征在于，所述LED灯自内向外设有至少三圈，每圈至少设有六个。

4.如权利要求1所述的叶绿素荧光探测装置，其特征在于，所有LED灯围绕摄像单元圆形排布且光照重叠的照明目标区域具有均匀的光照强度分布。

5.如权利要求4所述的叶绿素荧光探测装置，其特征在于，得到均匀的光照强度分布的具体步骤如下：

(1)设定照明评价函数MF为：

MF＝WF1×(I-I₀)+WF2×SD

上式中，I为当前照明强度，I₀为目标照明强度，SD为照明目标区域内的光照强度的标准差，WF1和WF2为评价函数中的权重；

(2)设定LED灯的数量、圆形排布的半径为优化变量，根据圆形排布半径可容忍最小和最大范围设定优化范围，通过优化算法使得照明评价函数MF最小，得到LED灯阵列的排布数据。

6.如权利要求5所述的叶绿素荧光探测装置，其特征在于，步骤(2)中的优化算法采用退火算法。

7.一种叶绿素荧光探测方法，其特征在于，使用如权利要求1～6所述的叶绿素荧光探测装置，包括以下步骤：

(1)开启激发光源照射待测植物，激发光源发出的光包括测量光和作用光，所述激发光源发出作用光时的控制信号的间歇区间发射测量光脉冲的控制信号；

(2)开启摄像单元采集测量光激发的叶绿素荧光图像。