一种参数可调的光学检测装置及方法与流程

本申请涉及进行高光谱检测的技术领域，尤其涉及一种参数可调的光学检测装置及方法。

背景技术：

高光谱成像技术是基于非常多窄波段的影像数据技术，它将成像技术与光谱技术相结合，探测目标的二维几何空间及一维光谱信息，获取高光谱分辨率的连续、窄波段的图像数据。通过高光谱设备获取到的是一个数据立方，不仅有图像的信息，并且在光谱维度上进行展开，结果不仅可以获得图像上每个点的光谱数据，还可以获得任一个谱段的影像信息。这种光谱技术的优点是可以同时获得光谱分辨率和空间分辨率，可以进行快速、高性能地获得光谱信息和空间信息，集成度高，成本低，但是缺点是光谱灵敏度较低，一般大于10nm，因而单一位置的高光谱成像技术无法实现对立体目标的充分照明和多角度信号采集等问题。

当前，目标物体的高光谱数据获取手段主要包含三种方式：室内检测、室外采集和航空航天遥感。其中室内检测装置获取的环境(光照、大气扰动等因素)比室外更稳定、观测结果的重复性和稳定性更好，因此获得了广泛应用。然而，目前室内高光谱检测装置都是在单一位置以固定的角度方向对目标物体进行图像成像的，这会由于存在几何参数无法连续调节，以及单一卤素灯无法实现对立体目标进行充分照明和多角度信号采集等因素，导致高光谱检测装置适应性较差，不能检测到物体各个角度的立体图像，导致检测精度不高的问题。

因此，如何提供一种可调节的能够对目标物体各个角度进行高光谱检测的方案是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种参数可调的光学检测装置及方法，解决现有技术中对目标物体进行高光谱检测时不能可调地从各个角度检测目标物体的技术问题。

为达到上述目的，本申请提供一种参数可调的光学检测装置，包括：高光谱相机、高光谱相机支架、照明灯、照明灯支架、检测物体位移平台及控制器；其中，

所述高光谱相机，固定在所述高光谱相机支架上；

所述高光谱相机支架，包括：高光谱相机滑轨、高光谱相机滑块及高光谱相机滑动电机，所述高光谱相机滑块在所述在高光谱相机滑动电机的驱动下在所述高光谱相机滑轨的导轨内滑动；所述高光谱相机滑动电机与所述控制器相连接；所述高光谱相机滑块上固定所述高光谱相机，所述高光谱相机滑轨与所述检测物体位移平台相垂直；

所述检测物体位移平台，包括：检测物体固定滑块及检测物体位移导轨，所述检测物体位移导轨与所述高光谱相机滑轨相垂直且经过固定有所述高光谱相机的所述高光谱相机滑块下方，所述检测物体固定滑块在检测物体移动电机的驱动下在所述检测物体位移导轨内滑动；所述检测物体移动电机与所述控制器相连接；

所述照明灯支架，包括：角度定位盘及照明灯固定滑块，所述角度定位盘上设置有大于或等于两条的照明灯滑轨，所述照明灯滑轨位于所述高光谱相机支架两侧，所述照明灯固定在所述照明灯固定滑块上，所述照明灯固定滑块在照明灯移动电机的驱动下在所述照明灯滑轨内滑动；所述照明灯移动电机与所述控制器相连接；

所述控制器，与所述高光谱相机滑动电机、检测物体移动电机及照明灯移动电机相连接，且在所述控制器上存储有所述高光谱相机滑轨各个位置与所述检测物体位移导轨各个位置及照明灯滑轨各个位置的角度对应关系。

可选地，其中，所述控制器，包括：数据存储单元及检测控制单元；其中，

所述数据存储单元，与所述检测控制单元相连接，用于存储检测物体形状特征与所述高光谱相机滑动电机、检测物体移动电机及照明灯移动电机移动方向和速度的对应关系；

所述检测控制单元，与所述高光谱相机滑动电机、检测物体移动电机及照明灯移动电机及数据存储单元相连接，用于接收所述检测物体的形状特征，结合所述数据存储单元中存储的检测物体形状特征与所述高光谱相机滑动电机、检测物体移动电机及照明灯移动电机移动方向和速度的对应关系，得到控制所述高光谱相机滑动电机、检测物体移动电机及照明灯移动电机的运动方向和速度，并根据所述高光谱相机滑动电机、检测物体移动电机及照明灯移动电机的运动方向和速度控制对所述检测物体进行检测。

可选地，其中，所述控制器，还包括：检测数据记忆单元，与所述检测控制单元及数据存储单元相连接，用于：

在所述数据存储单元中无所述检测物体形状特征时，从所述检测控制单元获取并记忆最终检测所述检测物体的高光谱相机滑动电机、检测物体移动电机及照明灯移动电机的运动方向和速度，并与该检测物体的形状特征对应存储至所述数据存储单元中。

可选地，其中，所述控制器，还包括：检测调控单元，与所述检测控制单元相连接，用于：

接收所述高光谱相机滑动电机、检测物体移动电机及照明灯移动电机的调控运动方向和调控速度；根据所述调控运动方向和调控速度控制所述高光谱相机滑动电机、检测物体移动电机及照明灯移动电机进行移动。

可选地，其中，该装置还包括：遮光罩，所述遮光罩将除高光谱相机拍摄部分、照明灯照明部分及检测物体之外的部分罩住。

另一方面，本发明还提供一种参数可调的光学检测方法，包括：

将高光谱相机固定在高光谱相机支架上，所述高光谱相机支架，包括：高光谱相机滑轨、高光谱相机滑块及高光谱相机滑动电机，所述高光谱相机滑块在所述在高光谱相机滑动电机的驱动下在所述高光谱相机滑轨的导轨内滑动；所述高光谱相机滑动电机与所述控制器相连接；所述高光谱相机滑块上固定所述高光谱相机，所述高光谱相机滑轨与所述检测物体位移平台相垂直；

将待检测的检测物体固定在检测物体位移平台上，所述检测物体位移平台，包括：检测物体固定滑块及检测物体位移导轨，所述检测物体位移导轨与所述高光谱相机滑轨相垂直且经过固定有所述高光谱相机的所述高光谱相机滑块下方，所述检测物体固定滑块在检测物体移动电机的驱动下在所述检测物体位移导轨内滑动；所述检测物体移动电机与所述控制器相连接；

调节照明灯支架，使得固定在照明灯支架上的照明灯为所述检测物体提供各个角度的照明，其中，所述照明灯支架，包括：角度定位盘及照明灯固定滑块，所述角度定位盘上设置有大于或等于两条的照明灯滑轨，所述照明灯滑轨位于所述高光谱相机支架两侧，所述照明灯固定在所述照明灯固定滑块上，所述照明灯固定滑块在照明灯移动电机的驱动下在所述照明灯滑轨内滑动；所述照明灯移动电机与所述控制器相连接；

通过控制器存储的所述高光谱相机滑轨各个位置与所述检测物体位移导轨各个位置及照明灯滑轨各个位置的角度对应关系，结合检测控制指令控制所述高光谱相机滑动电机、检测物体移动电机及照明灯移动电机按照检测方向及移动速度移动，并通过高光谱相机采集所述检测物体的高光谱数据；

通过所述检测物体的高光谱数据及物质成分与高光谱数据对照关系得到所述检测物体的物质成分及含量。

可选地，其中，该方法还包括：

接收检测物体形状特征与所述高光谱相机滑动电机、检测物体移动电机及照明灯移动电机移动方向和速度的对应关系并存储；

接收所述检测物体的形状特征，结合所述数据存储单元中存储的检测物体形状特征与所述高光谱相机滑动电机、检测物体移动电机及照明灯移动电机移动方向和速度的对应关系，得到控制所述高光谱相机滑动电机、检测物体移动电机及照明灯移动电机的运动方向和速度，并根据所述高光谱相机滑动电机、检测物体移动电机及照明灯移动电机的运动方向和速度控制对所述检测物体进行检测。

可选地，其中，该方法还包括：

在所述数据存储单元中无所述检测物体形状特征时，接收调控所述检测物体的高光谱相机滑动电机、检测物体移动电机及照明灯移动电机的运动方向和速度的调控指令，根据所述调控指令对所述检测物体进行检测；

获取并记忆最终检测所述检测物体的高光谱相机滑动电机、检测物体移动电机及照明灯移动电机的运动方向和速度，并与该检测物体的形状特征对应进行存储。

可选地，其中，该方法还包括：

接收所述高光谱相机滑动电机、检测物体移动电机及照明灯移动电机的调控运动方向和调控速度；

根据所述调控运动方向和调控速度控制所述高光谱相机滑动电机、检测物体移动电机及照明灯移动电机进行移动，配合所述高光谱相机采集所述检测物体各个角度的高光谱数据。

可选地，其中，该方法还包括：

在固定所述高光谱相机及检测物体后，通过遮光罩将除高光谱相机拍摄部分、照明灯照明部分及检测物体之外的部分罩住；

通过控制器控制所述高光谱相机滑动电机、检测物体移动电机及照明灯移动电机按照检测方向及移动速度移动，并通过高光谱相机采集所述检测物体的高光谱数据。

本申请的参数可调的光学检测装置及方法，实现的有益效果如下：

(1)本申请的参数可调的光学检测装置及方法，将高光谱相机、目标物体安装在滑动导轨上，提供照明的照明灯安装在可转换角度的角度固定盘上，通过控制器连接控制照明角度、高光谱相机及目标物体的运动提供目标物体高光谱检测过程中的多角度、合适照明强度的高光谱检测，进而处理得到目标物体的检测数据，实现了多角度、精准的物体高光谱检测。

(2)本申请的参数可调的光学检测装置及方法，还可以根据目标物体的形状特征自动选取调整滑行轨道及照明灯的照明强度，使得高光谱相机可以从各个角度对该物体进行检测，提升了高光谱检测的准确性。

(3)本申请的参数可调的光学检测装置及方法，还可以设置对检测物体的记忆存储，接收未设置的物体形状的检测参数，根据系统预设的存储对应格式进行存储，在后续使用过程中检测到同类的物体检测时直接调用存储的参数对物体进行高光谱检测，提升了高光谱检测装置的智能性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中第一种参数可调的光学检测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中第二种参数可调的光学检测装置的结构示意图；

图3为本发明实施例中第三种参数可调的光学检测装置的结构示意图；

图4为本发明实施例中第四种参数可调的光学检测装置的结构示意图；

图5为本发明实施例中一种参数可调的光学检测方法的流程示意图；

图6为本发明实施例中第二种参数可调的光学检测方法的流程示意图；

图7为本发明实施例中第三种参数可调的光学检测方法的流程示意图；

图8为本发明实施例中第四种参数可调的光学检测方法的流程示意图；

图9为本发明实施例中第五种参数可调的光学检测方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例

如图1所示，为本实施例中第一种参数可调的光学检测装置的结构示意图，通过参数可调的高光谱检测的装置解决现有的室内高光谱检测装置几何参数无法连续调节，以及单一卤素灯无法实现对立体目标的充分照明和多角度信号采集等因素导致的适应性较差、检测精度不高的技术问题。该参数可调的光学检测装置包括：高光谱相机101、高光谱相机支架102、照明灯103、照明灯支架104、检测物体位移平台105及控制器106。

其中，高光谱相机101，固定在高光谱相机支架102上；高光谱相机支架102，包括：高光谱相机滑轨121、高光谱相机滑块122及高光谱相机滑动电机123，高光谱相机滑块122在在高光谱相机滑动电机123的驱动下在高光谱相机滑轨121的导轨内滑动；高光谱相机滑动电机123与控制器106相连接；高光谱相机滑块122上固定高光谱相机101，高光谱相机滑轨121与检测物体位移平台105相垂直。

检测物体位移平台105，包括：检测物体固定滑块151及检测物体位移导轨152，检测物体位移导轨152与高光谱相机滑轨121相垂直且经过固定有高光谱相机的高光谱相机滑块下方，检测物体固定滑块151在检测物体移动电机153的驱动下在检测物体位移导轨152内滑动；检测物体移动电机153与控制器106相连接。电动位移平台，用于驱动检测对象107(即检测物体)从高光谱相机下方通过。

照明灯支架104，包括：角度定位盘141及照明灯固定滑块142，角度定位盘141上设置有大于或等于两条的照明灯滑轨143，照明灯滑轨143位于高光谱相机支架102两侧，照明灯103(可以是卤素灯)固定在照明灯固定滑块142上，照明灯固定滑块142在照明灯移动电机144的驱动下在照明灯滑轨143内滑动；照明灯移动电机144与控制器106相连接。

控制器106，与高光谱相机滑动电机123、检测物体移动电机153及照明灯移动电机144相连接，且在控制器上存储有高光谱相机滑轨各个位置与检测物体位移导轨各个位置及照明灯滑轨各个位置的角度对应关系。

在一些可选的实施例中，如图2所示，为本实施例中第二种参数可调的光学检测装置的结构示意图，与图1中不同的是，该装置的控制器106，包括：数据存储单元161及检测控制单元162。

其中，数据存储单元161，与检测控制单元162相连接，用于存储检测物体形状特征与高光谱相机滑动电机、检测物体移动电机及照明灯移动电机移动方向和速度的对应关系。

检测控制单元162，与高光谱相机滑动电机123、检测物体移动电机153及照明灯移动电机142及数据存储单元161相连接，用于接收检测物体的形状特征，结合数据存储单元中存储的检测物体形状特征与高光谱相机滑动电机、检测物体移动电机及照明灯移动电机移动方向和速度的对应关系，得到控制高光谱相机滑动电机、检测物体移动电机及照明灯移动电机的运动方向和速度，并根据高光谱相机滑动电机、检测物体移动电机及照明灯移动电机的运动方向和速度控制对检测物体进行检测。

在一些可选的实施例中，如图3所示，为本实施例中第三种参数可调的光学检测装置的结构示意图，与图2中不同的是，该装置的控制器106，还包括：检测数据记忆单元163，与检测控制单元162及数据存储单元161相连接，用于：在数据存储单元中无检测物体形状特征时，从检测控制单元获取并记忆最终检测检测物体的高光谱相机滑动电机、检测物体移动电机及照明灯移动电机的运动方向和速度，并与该检测物体的形状特征对应存储至数据存储单元中。

在一些可选的实施例中，如图4所示，为本实施例中第四种参数可调的光学检测装置的结构示意图，与图2中不同的是，该装置的控制器106，还包括：检测调控单元164，与检测控制单元162相连接，用于：接收高光谱相机滑动电机、检测物体移动电机及照明灯移动电机的调控运动方向和调控速度；根据调控运动方向和调控速度控制高光谱相机滑动电机、检测物体移动电机及照明灯移动电机进行移动。

可选地，在上述实施例的参数可调的光学检测装置中，还可以包括：遮光罩，遮光罩将除高光谱相机拍摄部分、照明灯照明部分及检测物体之外的部分罩住。通过遮光罩为高光谱检测提供暗室效果，以便更好地检测检测物体的高光谱数据，减少外部环境的影响。

在一些可选的实施例中，如图5所示，为本实施例中提供一种参数可调的光学检测方法的流程示意图，该方法可以通过上述的参数可调的光学检测装置来实现。该参数可调的光学检测方法包括如下步骤：

步骤501、将高光谱相机固定在可滑动调节位置的高光谱相机支架上。

高光谱相机支架，包括：高光谱相机滑轨、高光谱相机滑块及高光谱相机滑动电机，高光谱相机滑块在在高光谱相机滑动电机的驱动下在高光谱相机滑轨的导轨内滑动；高光谱相机滑动电机与控制器相连接；高光谱相机滑块上固定高光谱相机，高光谱相机滑轨与检测物体位移平台相垂直。

步骤502、将待检测的检测物体固定在与高光谱相机支架垂直且可滑动调节位置的检测物体位移平台上，保证检测物体可从高光谱相机下方通过。

检测物体位移平台，包括：检测物体固定滑块及检测物体位移导轨，检测物体位移导轨与高光谱相机滑轨相垂直且经过固定有高光谱相机的高光谱相机滑块下方，检测物体固定滑块在检测物体移动电机的驱动下在检测物体位移导轨内滑动；检测物体移动电机与控制器相连接。

步骤503、调节照明灯支架，使得固定在照明灯支架上可沿滑轨滑动的照明灯为检测物体提供各个角度的照明。

其中，照明灯支架，包括：角度定位盘、照明灯及照明灯固定滑块，角度定位盘上设置有大于或等于两条的照明灯滑轨，照明灯滑轨位于高光谱相机支架两侧，照明灯固定在照明灯固定滑块上，照明灯固定滑块在照明灯移动电机的驱动下在照明灯滑轨内滑动；照明灯移动电机与控制器相连接。

步骤504、通过控制器存储的高光谱相机滑轨各个位置与检测物体位移导轨各个位置及照明灯滑轨各个位置的角度对应关系，结合检测控制指令控制高光谱相机滑动电机、检测物体移动电机及照明灯移动电机按照检测方向及移动速度移动，并通过高光谱相机采集检测物体的高光谱数据。

步骤505、通过检测物体的高光谱数据及物质成分与高光谱数据对照关系得到检测物体的物质成分及含量。

该参数可调的光学检测方法，利用检测物体、高光谱相机及照明灯由电机带动在滑轨上滑动，以调节检测物体、高光谱相机及照明灯的位置，通过控制器对电机的调控来准确地控制检测物体、高光谱相机及照明灯在各个时刻的位置，使得高光谱相机可以采集到检测物体在各个角度上的高光谱数据，进而提升了对检测物体的检测适应性及检测精度。

在一些可选的实施例中，如图6所示，为本实施例中第二种参数可调的光学检测方法的流程示意图，与图5中不同的是，该参数可调的光学检测方法还包括如下步骤：

步骤601、接收检测物体形状特征与高光谱相机滑动电机、检测物体移动电机及照明灯移动电机移动方向和速度的对应关系并存储。

步骤602、接收检测物体的形状特征，结合数据存储单元中存储的检测物体形状特征与高光谱相机滑动电机、检测物体移动电机及照明灯移动电机移动方向和速度的对应关系，得到控制高光谱相机滑动电机、检测物体移动电机及照明灯移动电机的运动方向和速度，并根据高光谱相机滑动电机、检测物体移动电机及照明灯移动电机的运动方向和速度控制对检测物体进行检测。

在一些可选的实施例中，如图7所示，为本实施例中第三种参数可调的光学检测方法的流程示意图，与图6中不同的是，该参数可调的光学检测方法还包括如下步骤：

步骤701、在数据存储单元中无检测物体形状特征时，接收调控检测物体的高光谱相机滑动电机、检测物体移动电机及照明灯移动电机的运动方向和速度的调控指令，根据调控指令对检测物体进行检测。

步骤702、获取并记忆最终检测检测物体的高光谱相机滑动电机、检测物体移动电机及照明灯移动电机的运动方向和速度，并与该检测物体的形状特征对应进行存储。

在一些可选的实施例中，如图8所示，为本实施例中第四种参数可调的光学检测方法的流程示意图，与图5中不同的是，该参数可调的光学检测方法还包括如下步骤：

步骤801、接收高光谱相机滑动电机、检测物体移动电机及照明灯移动电机的调控运动方向和调控速度。

步骤802、根据调控运动方向和调控速度控制高光谱相机滑动电机、检测物体移动电机及照明灯移动电机进行移动，配合高光谱相机采集检测物体各个角度的高光谱数据。

在一些可选的实施例中，如图9所示，为本实施例中第五种参数可调的光学检测方法的流程示意图，与图5中不同的是，该参数可调的光学检测方法还包括如下步骤：

步骤901、在固定高光谱相机及检测物体后，通过遮光罩将除高光谱相机拍摄部分、照明灯照明部分及检测物体之外的部分罩住。

步骤902、通过控制器控制高光谱相机滑动电机、检测物体移动电机及照明灯移动电机按照检测方向及移动速度移动，并通过高光谱相机采集检测物体的高光谱数据。

本实施例中的参数可调的光学检测装置及方法实现了如下的

有益效果：

(1)本申请的参数可调的光学检测装置及方法，将高光谱相机、目标物体安装在滑动导轨上，提供照明的照明灯安装在可转换角度的角度固定盘上，通过控制器连接控制照明角度、高光谱相机及目标物体的运动提供目标物体高光谱检测过程中的多角度、合适照明强度的高光谱检测，进而处理得到目标物体的检测数据，实现了多角度、精准的物体高光谱检测。

(2)本申请的参数可调的光学检测装置及方法，还可以根据目标物体的形状特征自动选取调整滑行轨道及照明灯的照明强度，使得高光谱相机可以从各个角度对该物体进行检测，提升了高光谱检测的准确性。

(3)本申请的参数可调的光学检测装置及方法，还可以设置对检测物体的记忆存储，接收未设置的物体形状的检测参数，根据系统预设的存储对应格式进行存储，在后续使用过程中检测到同类的物体检测时直接调用存储的参数对物体进行高光谱检测，提升了高光谱检测装置的智能性。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。