[发明专利]一种叶绿素荧光探测装置以及探测方法

说明书

本发明公开了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，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光强的测量光和作用光，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与测量光脉冲的控制信号保持一致；本发明还公开了一种叶绿素荧光探测方法；本发明的装置和方法，通过同一光源实现探测和激发待测植物，实现叶绿素荧光图像的实时动态显示，提高叶绿素探测的效率和准确性。

技术领域

本发明涉及荧光检测技术领域，特别涉及一种叶绿素荧光探测装置以及探测方法。

背景技术

光合作用是地球上最重要的化学反应之一，它利用太阳光能裂解水释放出了地球上绝大多数所需要的氧气，同时固定大气中的二氧化碳为葡萄糖为新陈代谢提供能量。在光合作用的光反应过程，将所吸收的光能进行传递。在将光能转换为电能的过程中，有一部分光能损耗以较长波长的荧光方式释放。叶绿素荧光和光合作用有着十分密切的关系，很多光合作用过程的变化都可通过叶绿素荧光反映出来，叶绿素荧光测量具有快速、可靠、灵敏、对样品无损伤等特点，这些优点使其得以迅速发展。

以往的叶绿素荧光探测过程难以同时满足叶绿素荧光探测过程中所必需的光照大强度、均匀性、成像探测等条件，使用范围受到限制。

授权公告号为CN201310026148的专利文献公开了一种基于光谱成像技术的植物健康状况检测方法，包括的步骤为：先利用蓝光从顶部照射活体植物，激发活体植物的类胡萝卜素荧光和叶绿素荧光，用多光谱相机采集植物的荧光图像；再利用白光从顶部照射活体植物，用多光谱相机采集植物的可见光图像；对植物的可见光图像和荧光图像进行图像处理，得到植物叶片部位的灰度图；提取荧光图像中绿光、红光和近红外三个分量荧光图像，计算三个分量荧光图像中植物叶片的颜色、纹理特征参数，判别出健康与受胁迫的植物；提取可见光图像中，植物叶片的形状参数，得到植物叶片的外部轮廓信息，判别出完整和有机械损伤的植物。该专利文献中叶绿素荧光探测过程的光源仅使用了led，但没有进行进一步的说明，不能对相机视野内的光照均匀性做出保证，也不能保证作用光照的大强度。

公告号为CN201410290704的专利文献公开了一种基于叶绿素荧光及成像技术的植物病害检测方法即装置，该装置放置于光照箱内，蓝色LED灯作为激发光源，呈等边三角形结构，能实现稳定均匀的光照，用于激发植物叶片的叶绿素荧光，彩色高速相机和可调镜头前置红色滤光片，用于过滤干扰光，采集叶绿素荧光图像。通过图像预处理、图像分割和特征提取等步骤，可以将叶片与背景分离，获得以主叶脉为中心位置的像素区域的子图像，并计算叶片的纹理特征和叶脉特征参数，最后通过分类器计算，可以将植物分类为健康和病害两类。该专利文献中叶绿素荧光探测过程的光源使用了三个led光源的三角排布，没有进一步说明，不能保证相机视野内的光照均匀性全部达到，且作用光照的大强度也不能保证。

发明内容

本发明提供了一种叶绿素荧光探测装置，通过合理设置光源的光照频率以及图像摄取频率，使植物对光照反应的同时完成叶绿素荧光探测，有效提高探测效率，实现可调控的探测图像动态显示。

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，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光强的测量光和作用光，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。通过调节测量光的频率和脉宽实现图像采集频率的调节和采集图像的动态显示。