[发明专利]一种物质鉴别仪及物联网

权利要求书

1.一种物质鉴别仪，其特征在于，包括PC或嵌入式计算机系统(11)、多光谱光源(12)、滤光片(13)、成像探测器(14)以及控制系统(15)；

所述多光谱光源(12)由多种LED或激光二极管组合而成；

所述成像探测器(14) 用于采集由所述多光谱光源(12)发出的多光谱光与被鉴别物质(16)相互作用而产生的光信号；

所述控制系统(15)包括：

光源控制模块(26)，用于控制所述多光谱光源(12)的开关以使多光谱光照射所述被鉴别物质(16)，光源控制模块(26)控制所述多光谱光源(12)中的LED或激光二极管单独开启、部分开启或全部开启；

图像采集模块(21)，用于从带有成像光学系统的成像探测器(14)处获得原始图像信号，并通过放大电路将所述原始图像信号放大；

信号处理模块(22)，用于对放大后的图像信号进行处理，以获取所述被鉴别物质(16)的光谱探测特性，所述光谱探测特性包括光谱图像、总光辐射通量和辐照度分布；

对比模块(307)，用于依据预定义的判据将所述被鉴别物质(16)的光谱探测特性与已知物质的光谱探测特性进行对比以产生物质鉴别结果；若光谱图像对比、总光辐射通量对比和辐照度分布对比中出现一个对比的执行结果是被鉴别物质与已知物质不同，则判定被鉴别物质与已知物质不同；

获取被鉴别物质(16)和已知物质的辐照度分布，并将被鉴别物质(16)的辐照度分布与已知物质的辐照度分布进行对比以产生物质鉴别结果的过程为：

将已知物质的多光谱光图像分成M×N个网格，计算其网格数随光辐照度E的分布S(λ，E)，同样，将被鉴别物质(16)的多光谱光图像分成M×N个网格，计算其网格数随光辐照度E的分布S'(λ，E)，其中，λ为多光谱光中的某一单色光波长；

定义S(λ，E)与S'(λ，E)的相似度为：

其中，μ是加权因子，定义为：

通过多光谱光源中的LED或激光二极管单独或部分或全部被开启，获得不同的波长λ，从而获得不同波长的图像；若某一波长λ的相似度D(λ)的值偏离1较大，则判断被鉴别物质与已知物质不相似；若对于所有波长λ的相似度D(λ)的值均为1或接近1，则判断被鉴别物质与已知物质相似。

2.根据权利要求1所述的物质鉴别仪，其特征在于，所述控制系统(15)还包括数据缓存模块(23)、数据传递模块(24)，显示模块(25)、通讯模块(27)；

数据缓存模块(23)，用于存储经信号处理模块(22)处理后的数据；

数据传递模块(24)，用于将存储的数据传送给PC或嵌入式计算机系统(11)，并接收PC或嵌入式计算机系统(11)的指令；

显示模块(25)，用于显示操作指令、数据和鉴别结果；

通讯模块(27)，用于连接物联网或与异地用户通讯交流信息。

3.根据权利要求1所述的物质鉴别仪，其特征在于，所述多光谱光源(12)中的LED或激光二极管为分离的光源或由合光系统组合而成的单端输出的光源；所述物质鉴别仪采用单边或多边光源照明，所述多光谱光源(12)位于带有成像光学系统的成像探测器(14)的一边或多边。

4.根据权利要求1所述的物质鉴别仪，其特征在于，所述成像探测器(14)为带有成像光学系统的黑白成像探测器；

所述对比模块(307)用于将所述被鉴别物质(16)被所述多光谱光照射后、经黑白成像探测器获得的黑白图像，与已知物质被所述多光谱光照射后、经黑白成像探测器获得的黑白图像并列对比，以用于人眼直观地鉴别物质。

5.根据权利要求1所述的物质鉴别仪，其特征在于，所述控制系统(15)还包括复合彩色图像产生模块(306)，用于为所述被鉴别物质(16)的光谱图像添加色彩，以生成具有便于人眼图像鉴别的对比特征的复合彩色图像；

所述对比模块(307)用于将所述被鉴别物质(16)的复合彩色图像与已知物质的复合彩色图像进行对比，以产生物质鉴别结果。