[发明专利]一种可见-近红外短波高光谱成像装置

说明书

本发明公开了一种适用于设施农业的可见‑近红外短波高光谱成像装置，包括有二维分光装置、消色差镜头、CCD、控制器、显示屏，其中二维分光装置置于消色差镜头的前侧，CCD拍摄消色差镜头的图像，二维分光装置及CCD把图像信息输入至控制器，控制器的信号输出端与显示屏电连接。本发明可实现650nm‑1100nm范围的高光谱成像。采用消色差镜头，省去电控平移装置，避免机械部件，成像更稳定、清晰，同时降低了成本。采用微电脑控制器，实现高光谱成像装置的远程遥控。

技术领域

本发明属于高光谱成像技术领域，具体涉及一种设施农业的可见-近红外短波高光谱成像装置，属于可见-近红外短波高光谱成像装置的创新技术。

背景技术

高光谱成像技术能够同时体现一维表征像元光谱信息和目标二维空间景象的物理属性，并且具有较高的分辨率和图谱合一的属性，目前已用于农畜产品质量和安全检测、农作物生长检测与产量估计、营养分析与施肥效果等方面，具有高效、无损、准确的特点。如Senthilkumar 等［SENTHILKUMAＲ T，JAYAS D S，WHITE N D G，et al．Journal of Stored Products Ｒesearch，2016，147: 162-173.］使用近红外高光谱成像系统检测小麦青霉菌感染和赭曲霉毒素的污染，准确的对不同浓度的赭曲霉毒素污染的小麦籽、不同时期青霉菌感染的小麦颗粒进行了分类；谢传奇等［谢传奇，方孝荣，邵咏妮等。农业机械学报，2015，46 ( 3) :315-319.］提出了利用高光谱图像采集系统获取染病和健康番茄叶片的高光谱图像，进而建立了早期番茄叶片早疫病的预测模型，实现对番茄叶片早疫病的检测。

范围在650-1100nm的可见-近红外短波段是农作物的敏感波段，农作物的病害胁迫、营养状况在这一区间均有明显的体现。且此区间光谱信号受环境影响小，信号稳定可靠。本发明针对设施农作物生长监控需要，提出了一种可见-近红外短波高光谱成像装置。装置工作于农作物特征光谱区间，包括硬件和软件两部分，填补了目前设施农业环境中的作物高光谱检测装置的空白。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可见-近红外短波高光谱成像装置，本发明可实现650-1100nm区间高光谱成像，在保障装置结构简化的同时，实现清晰成像；此外，本发明采用脑控制器实现装置远程遥控，且可以实现相机参数调节、单帧拍摄、任意波长间隔循环拍摄、多种格式图像保存、通过灰度直方图判断调节曝光时间至最佳值等功能。

本发明的技术方案是这样实现的，本发明的可见-近红外短波高光谱成像装置，包括有二维分光装置、消色差镜头、CCD、控制器、显示屏，其中二维分光装置置于消色差镜头的前侧，CCD拍摄消色差镜头的图像，二维分光装置及CCD把图像信息输入至控制器，控制器的信号输出端与显示屏电连接。

本发明提出采用液晶滤光器作为核心分光器，实现650nm-1100nm的可见-近红外短波高光谱成像。采用消色差镜头、分光器前置等器件，在保障装置结构最简化的同时，实现清晰成像；此外，本发明采用脑控制器实现装置远程遥控，且可以实现相机参数调节、单帧拍摄、任意波长间隔循环拍摄、多种格式图像保存、通过灰度直方图判断调节曝光时间至最佳值等功能。并可根据外界天气影响，内置设施农业高光谱装置最佳工作参数。

附图说明

图1为本发明的外观图；

图2为本发明的原理图；

图3 为本发明成像畸变检测结果的示意图；

图4为本发明获得稳定的不同种类生菜的光谱曲线示意图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步详细说明，这些实施例仅用来说明本发明，并不限制本发明的范围。