[实用新型]适用于生物资源检测的综合光谱成像仪

说明书

技术领域

本专利涉及一种综合光谱成像仪，尤其涉及一种采用超连续谱匀光激光源照明标准反射式成像,以及单光束扫描太赫兹源的标准透射式成像的综合光谱成像仪，适用于珍稀动植物组织样品的结构及含水分布成像,属于光电成像领域。

背景技术

在进出口领域，各国对重要的生物资源的进出口大都采取严格控制的措施。例如美国农业部动植检疫局规定，禁止家畜、种蛋、动物精液、血样、胚胎、排泄物等遗传物质出入境。近年来，中国出口的动植物逐年增多，但目前尚未建立完善的原产地鉴定、物性及遗传表征等元数据库。加强对特殊的战略生物资源的保护和原产地溯源研究以及开发各类遗传资源样品的非接触式检测系统势在必行。

在珍稀动植物茎叶、组织切片样本、羽毛等重要生物资源的物性及遗传表征元数据库构建方面，高分辨率的多光谱图像可反映出其结构、纹理、光学、含水、形态等多方面的特征，是可行高效的技术手段。

本专利采用超连续谱匀光激光源的光谱成像方法，用于获取珍稀动植物茎叶、组织切片样本等动物资源样品的可见及中红外谱段多光谱标准反射率图像；采用单光束扫描太赫兹源的方法获取其太赫兹谱段标准透过率图像。在两种技术的支撑下发明一种用于珍稀动植物进出口保护的综合光谱成像仪，可用于动植物资源的物性建库及甄别，方便海关进出口检测检疫部门进行重要生物资源的溯源、鉴别及保护。

发明内容

本专利的目的在于提供一种标准反射式超连续谱成像与扫描太赫兹透射成像的综合成像仪器，可获取珍稀动植物茎叶、组织切片样本、羽毛等重要生物资源样品的可见、中红外标准反射率图像与太赫兹谱段的标准透过率图像，用于重要生物资源的建库、溯源、鉴别及保护。

本专利是这样来实现的：

本专利提出的综合光谱成像仪由嵌入式主控制器、太赫兹扫描成像子系统、多光谱成像子系统、样品室和无线局域网收发器组成；

其中太赫兹扫描成像子系统由发射头、接收头、两维电动平台和扫描与切换控制器组成；发射头包括太赫兹源与太赫兹发射透镜；接收头包括太赫兹接收透镜与太赫兹传感器；发射头与接收头以太赫兹光轴为轴线同轴安装，并固定于两维电动平台上；两维电动平台在扫描与切换控制器的控制下可做二维平面扫描；

多光谱成像子系统由滤光片轮、滤光片轮控制器、带通滤光片、超连续谱激光器、光纤耦合镜、一分多光纤、匀光器、多光谱相机、多光谱成像镜头与半透半反镜组成；滤光片轮上装有多片带通滤光片，在滤光片轮控制器的控制下可依次切入激光光轴；

样品室内有样品夹、标准黑板、标准白板和切换器，样品装进样品夹后，插入样品室对应槽口；切换器控制切换标准黑板或标准白板作为样品室的基底；

超连续谱激光器发出可见至中红外谱段的超连续谱激光，沿激光光轴传输，经光纤耦合镜与某一带通滤光片后，输出为某一通带的激光，耦合进一分多光纤，进行一至多分束；一分多光纤的多输出光纤均匀安置分布在匀光器平面上；匀光器平面为漫透射平面，可使透过光束得到匀光效果；匀光后的通带激光束经半透半反镜反射后转向主光轴，均匀照明在样品室的样品上，其反射光沿主光轴反向传输，穿过半透半反镜，经多光谱成像镜头成像到多光谱相机上；激光光轴与主光轴共面，激光光轴垂直于主光轴；

太赫兹源可发出太赫兹波段的电磁波，沿太赫兹光轴经太赫兹发射透镜可会聚于一定距离的目标上；扫描与切换控制器除了可以控制两维电动平台做二维平面扫描外，还可控制其带动发射头、接收头切入与切出样品室的空间范围，切入时为工作区，此时为工作状态；切出时为非工作区，此时为非工作状态；在工作状态时，太赫兹发射透镜将沿太赫兹光轴传输过来的太赫兹波会聚于样品上的某一点；两维电动平台做二维平面扫描，可实现对样品平面所有点的太赫兹波聚焦；从样品太赫兹波聚焦点透射出的太赫兹波继续沿太赫兹光轴传输，通过太赫兹接收透镜，会聚于太赫兹传感器被接收；主光轴与太赫兹光轴两者共面平行；

嵌入式主控制器内的主机软件可实现仪器的人机交互，数据库构建、查询、远程传输，图像信息的融合、分析、分类鉴别；其输入输出端口控制程序可实现对无线局域网收发器、切换器、滤光片轮控制器、太赫兹源、扫描与切换控制器、超连续谱激光器、多光谱相机与太赫兹传感器的控制，并接收多光谱相机的输出图像与太赫兹传感器的单点输出信号，并通过无线局域网收发器网络联连出入境部门云系统，实现数据库的上传、下载与云端查询；

本专利提出的综合光谱成像方法包括以下步骤：

(1)激光多光谱黑白定标