34_圆孔；35_圆孔；36_圆孔；4_变焦距镜头；5_CCD工业相机；6_手柄；7-LED阵列；9_远程云共享服务器。
【具体实施方式】
[0045]如图1所示，便携式智能多光谱成像检测装置包括便携式智能多光谱成像检测装置包括:均匀照明模块1、数据收发模块2、滤光片转盘阵列3、变焦距镜头4、CXD工业相机5、手柄6。
[0046]如图2所示，均匀照明模块I为立方体构造，其中四侧内壁为反射镜，靠近变焦距镜头4的一侧CC1DD1为铝基板，铝基板内壁具有优化设计排布的LED阵列，正对该侧的一侧AA1BB1S—个标准漫反射白板101，由硫酸钡或者氧化镁均匀喷涂制备得到。
[0047]如图3所示，优化设计排布的LED阵列7满足轴对称和中心对称分布，以实现对标准漫反射白板101提供均匀的光照。
[0048]作为一种优选的方案，均匀照明模块I与滤光片转盘阵列3之间可选择可拆卸联系，当外界光线较好，满足测量要求时，可直接将均匀照明模块I拆卸。
[0049]如图4和图5所示，滤光片转盘阵列3由N层滤光片转盘301组成，N由测量要求确定，每个滤光片转盘301上设有若干通孔，所有通孔均为圆孔，所有圆孔的圆心均位于一个与滤光片转盘301同轴的圆周上，每个滤光片转盘上均有一个圆孔是没有滤光片的，SP作为空白圆孔，如图5中，圆孔31不设置滤光片，圆孔32-36均设有不同透过光波带宽的滤光片，每一个滤光片的透过光波带宽均在Inm-1Onm之间，具体数值根据测量要求可更换；所有的滤光片的直径D必须比变焦距镜头4的直径d大，不能遮住进入镜头的光线。N层滤光片转盘301可单独自由转动。使用时，保证非转动的滤光片转盘都是空白的圆孔与变焦距镜头4同轴相对，工作的滤光片转盘的对应滤光片所在的圆孔与变焦距镜头4同轴相对，即镜头前面只有一个滤光片。
[0050]本实施例中，优选的变焦距镜头4为1.5mm至30mm变焦镜头，镜头为F = 1.4，含有多个非球面镜片；
[0051]CXD工业相机5用于生成图像，并将图像储存在数据收发模块2中。
[0052]手柄6为实现对整个检测装置的定位，方便使用者使用。
[0053]如图7，作为进一步优选的实施例，本发明的便携式智能多光谱成像检测装置还可实现与手机等移动终端、远程云共享服务器的互动:
[0054]所述的数据收发模块2集成了蓝牙收发模块、wifi收发模块和zigbee收发模块，同时可在数据收发模块2上设置数据传输接口；
[0055]所述的远程云共享服务器9包含了多种植物的各种生理状态的数据库。测量获得的高光谱图像完成多光谱图像的融合和人为选定特征区域的光谱图像处理，并可以选择性地将处理后的融合光谱图和特征光谱图传输到远程云共享服务器中，与数据库中的植物的各种生理状态进行比对、分析，判被测植物的生理状态，然后将结果从终端输出；同时通过手机等移动终端可实现对便携式智能多光谱成像检测装置的参数设定和控制。
[0056]本如图6和图7，发明提出的测量植物多光谱数据的方法分为主动照明方式和自然光测量方式；
[0057]主动照明方式下，使用者通过移动终端激活均匀照明模块I中的LED阵列7，然后利用标准漫反射白板101，对200nm-900nm的光谱进行标准反射率标定，标定由移动终端上的软件自动完成。完成标准反射率标定后，将待测的叶片夹持在标准漫反射白板101上，保持LED阵列7正常照明，转动滤光片转盘301，使滤光片(比如滤光片32)与变焦距镜头4同轴，获取所有滤光片透射波段的光谱图，光谱图总数为一个滤光片转盘301上滤光片数量与滤光片转盘301总数量的乘积。
[0058]自然光测量方式下，使用者无需激活LED阵列7，并可卸掉均匀照明模块1，并根据成像的距离要求更换不同焦距的成像镜头。调整装置完毕后，首先利用标准漫反射白板，在所处的自然状态下，进行标准反射率标定。完成标准反射率标定后，则转动滤光片转盘301，使滤光片比如滤光片32)与变焦距镜头同轴，获取所有滤光片透射波段的光谱图。
【主权项】
1.一种便携式智能多光谱成像检测装置，包括滤光单元、摄像单元、以及用于接收摄像单元图像数据的数据收发模块，其特征在于，所述滤光单元包括若干同轴且可独立转动的滤光片转盘，每个滤光片转盘上设有若干安装有滤光片的安装孔和至少一个避让孔，安装孔、避让孔和摄像单元的镜头的中心轴距离滤光片转盘中心轴的距离相等。2.根据权利要求1所述的便携式智能多光谱成像检测装置，其特征在于，还包括照明模块，所述照明模块与滤光单元可拆卸连接。3.根据权利要求2所述的便携式智能多光谱成像检测装置，其特征在于，所述照明模块为立方体结构；所述立方体结构顶面与摄像单元的镜头对正设置，该侧内壁设有LED阵列；所述立方体结构与LED阵列相对的一侧设有标准漫反射白板；所述立方体结构的其他四个侧壁内壁为反射镜。4.根据权利要求3所述的便携式智能多光谱成像检测装置，其特征在于，所述LED阵列为轴对称和中心对称分布。5.根据权利要求2所述的便携式智能多光谱成像检测装置，其特征在于，还包括与数据收发模块进行信息传输的移动终端以及与移动终端实现通讯的远程云共享服务器。6.根据权利要求5所述的便携式智能多光谱成像检测装置，其特征在于，所述数据收发模块上集成有蓝牙收发模块、wifi收发模块和zigbee收发模块。7.一种利用权利要求1所述便携式智能多光谱成像检测装置进行多光谱成像检测方法，其特征在于，包括: (1)利用标准漫反射白板，进行标准反射率标定； (2)将叶片夹持在标准漫反射白板上，对准摄像单元的镜头； (3)转动其中一个滤光片转盘，使该滤光片转盘上的某一滤光片与摄像单元的镜头同轴，且其他滤光片转盘的避让孔与摄像单元的镜头同轴，获取该滤光片透射波段的光谱图；依次转动滤光片转盘，完成对所有滤光片透射波段的光谱图。8.一种利用权利要求2-4任一权利要求所述便携式智能多光谱成像检测装置进行多光谱成像检测方法，其特征在于，包括: (1)打开照明模块，利用标准漫反射白板，进行标准反射率标定； (2)将叶片夹持在标准漫反射白板上，对准摄像单元的镜头； (3)转动其中一个滤光片转盘，使该滤光片转盘上的某一滤光片与摄像单元的镜头同轴，且其他滤光片转盘的避让孔与摄像单元的镜头同轴，获取该滤光片透射波段的光谱图；依次转动滤光片转盘，完成对所有滤光片透射波段的光谱图。9.一种利用权利要求5或6所述便携式智能多光谱成像检测装置进行多光谱成像检测方法，其特征在于，包括: (1)利用移动终端打开照明模块，利用标准漫反射白板，进行标准反射率标定； (2)将叶片夹持在标准漫反射白板上，对准摄像单元的镜头； (3)转动其中一个滤光片转盘，使该滤光片转盘上的某一滤光片与摄像单元的镜头同轴，且其他滤光片转盘的避让孔与摄像单元的镜头同轴，获取该滤光片透射波段的光谱图；依次转动滤光片转盘，完成对所有滤光片透射波段的光谱图； (4)通过数据收发模块将光谱图发送至移动终端，通过移动终端将光谱图发送到远程云共享服务器，远程云共享服务器将接收的光谱图与系统预存的数据库对比，判断被测植物的生理状态。10.根据权利要求9所述的进行多光谱成像检测方法，其特征在于，所述移动终端同时将当前的光谱图和生理状态信息存入远程云共享服务器中。
【专利摘要】本发明提供了一种便携式智能多光谱成像检测装置和方法，其装置包括滤光单元、摄像单元、以及用于接收摄像单元图像数据的数据收发模块，所述滤光单元包括若干同轴且可独立转动的滤光片转盘，每个滤光片转盘上设有若干安装有滤光片的安装孔和至少一个避让孔，安装孔、避让孔和摄像单元的镜头的中心轴距离滤光片转盘中心轴的距离相等。本发明的便携式智能多光谱成像检测装置，以高度集成化的滤光片转盘和集成化的变焦距摄像方式，实现了装置的便携化、小型化；以白光LED作为主动照明光源，实现了光谱仪的低功耗化；脱离了传统的笔记本，以移动终端的通讯方式获取高光谱图像，并利用远程云共享服务器分析、处理高光谱的数据。
【IPC分类】G01N21/01
【公开号】CN105181594
【申请号】CN201510223486
【发明人】卞殷旭, 王恒, 李海峰, 刘旭, 徐良, 郭添翼, 张诗雨
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年5月5日