[发明专利]一种基于白光照明的色轮分光及成像的多光谱成像装置及方法

权利要求书

1.一种基于白光照明的色轮分光及成像的多光谱成像装置，其特征在于：包括PC控制器(3)、工控机(9)以及具有底色的传送带(10)；所述传送带(10)上设置有输液袋(1)，

所述输液袋(1)的上方设置有光源端色轮(7)和接收端色轮(5)；所述接收端色轮(5)上设置有驱动接收端色轮(5)转动的第一电机(4)；

所述光源端色轮(7)上设置有驱动光源端色轮(7)转动的第二电机(6)；所述接收端色轮(5)的上方设置有摄像机(2)；所述光源端色轮(7)的上方设置有白光光源(8)；

所述光源端色轮(7)在输液袋(1)上的入射角为θ，所述输液袋(1)与接收端色轮(5)之间具有夹角；

所述摄像机(2)与PC控制器(3)连接；所述PC控制器(3)对摄像机(2)进行控制，采集图像、识别输液袋(1)的光学频普特征；

所述白光光源(8)与工控机(9)连接；所述工控机(9)对白光光源8进行调控，产生一定光照度和发散角的白光；

所述光源端色轮(7)和接收端色轮(5)上均设置有沿圆周均匀分布的带通滤光片。

2.一种基于白光照明的色轮分光及成像的多光谱成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过权利要求1所述的基于白光照明的色轮分光及成像的多光谱成像装置对光谱特征图像采集；

得到：

发射端滤光片透过的光谱T有M种：T1、T2、T3……TM。

接收端滤光片透过的光谱R有N种：T1、T2、T3……TN。

发射端和接收端配合后的光谱图像集合就形成M×N矩形阵列，有C∈(M*N)种光谱特征的图像；

S2、通过现有光学镀膜技术，可指定中心波长、带宽的光波进行滤光，通过指定滤光片实现对指定波长的光波控制其透射率，实现指定波长对目标物的照射；

S3、根据格拉斯曼颜色混合定律，用于色光相加混色，即不同波长的光线进行叠加，通过不同波长的光叠加对指定波长颜色进行明暗变化，实现对指定颜色的物体进行性过滤和筛选；

蓝光(460nm)+黄光(580nm)＝白光

红光(660nm)+青光(480nm)＝白光

根据普朗克公式：

不同温度下的光谱辐亮度L_bλ和波长λ分布曲线如下图所示，可见相同温度下，不同波长的辐亮度L_bλ不同，根据不同波长辐射亮度不相同的特性对物质进行识别；

S4、通过第一电机(4)、第二电机(6)控制接收端色轮(5)和光源端色轮(7)转动角度和角速度控制不同滤光片的切换和切换速度，配合摄像机(2)拍摄和传送带(10)传送速度，对输液袋(1)成不同光谱特征的图像；将图像用于筛选特定物质光谱特征。

3.如权利要求2所述的一种基于白光照明的色轮分光及成像的多光谱成像方法，其特征在于：在步骤S4中，通过以下方式实现对输液袋1成不同光谱特征的图像：

T_M和T_N分别为发射端控制电机周期和接收端控制电机转动一周的周期；t₁/t₂……t_2m发射端M个滤光片照分别的照射时间和转动切换时间；t₁/t₂……t_2n接收端N个滤光片分别的照射时间和转动切换时间；

通过控制发射端和接收端电机转动调节对袋体的照射和接收，进而摄像机中图像呈现出明暗交替状态；控制发射端和接收端电机的时序，得到发射端和接收端色轮配合，得到组合光谱特征的图像。还可调整发射端和接收端电机的同步性和异步性功能可得到固定周期频率的特殊光谱图像，

通过控制发射端和接收端电机转动调节对袋体的照射和接收，进而摄像机中图像呈现出明暗交替状态；控制发射端和接收端电机的时序，得到发射端和接收端色轮配合，得到组合光谱特征的图像；通过调整发射端和接收端电机的同步性和异步性功能得到固定周期频率的特殊光谱图像。

4.如权利要求2所述的一种基于白光照明的色轮分光及成像的多光谱成像方法，其特征在于：在步骤S4中通过软件算法对特殊光谱特征图像识别。