基于太赫兹层析技术的种子内部形态获取设备的制作方法

本实用新型实施例涉及高光谱成像技术领域，尤其涉及一种基于太赫兹层析技术的种子内部形态获取设备。

背景技术：

种子是裸子植物和被子植物特有的繁殖体，由胚珠经过传粉受精形成，一般由种皮、胚和胚乳3部分组成。有的植物成熟的种子只有种皮和胚两部分。种子具有适于传播或抵抗不良条件的结构，可为植物的种族延续创造良好的条件。此外，种子内部形态与种子的品质优劣相关，可用于作为种子播种后所得粮食产量的判断依据。

现有技术中，为了获取种子内部形态通常需将种子剖开进行观察，这种方法会造成种子内部结构的破坏。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种基于太赫兹层析技术的种子内部形态获取设备，用以解决现有技术中为了获取种子内部形态会对种子内部结构造成破坏的问题。

本实用新型实施例提供一种基于太赫兹层析技术的种子内部形态获取设备，包括：太赫兹光谱发射端、太赫兹光谱接收端、移动平台和图像获取模块；所述太赫兹光谱发射端、所述移动平台和所述太赫兹光谱接收端依次设置且位于同一直线上；所述图像获取模块与所述太赫兹光谱接收端连接；所述太赫兹光谱发射端，用于发射太赫兹波对种子进行预设时长的辐射；所述移动平台为透明材质，用于承载所述种子并在垂直所述同一直线的方向上移动以使所述种子不同部位均能接受辐射；所述太赫兹光谱接收端，用于接收经所述种子反射的太赫兹波，并根据所述反射的太赫兹波获取辐射参数发送给所述图像获取模块；所述图像获取模块，用于根据辐射参数，获取所述种子的若干层析图像，并根据所述若干层析图像，获取种子内部形态图。

其中，所述设备还包括：再次获取模块，用于若判断获知所述种子内部形态图不可信，向所述太赫兹光谱发射端发送太赫兹波发射信号以获取新的种子内部形态图。

其中，所述太赫兹光谱接收端包括反射波获取单元和辐射参数获取单元；所述反射波获取单元，用于利用太赫兹波对种子进行预设时长的辐射，获取所述种子内部不同结构反射的太赫兹波；所述辐射参数获取单元，用于根据所述反射的太赫兹波，获取辐射参数。

其中，所述反射波获取单元，具体用于利用太赫兹波对种子进行辐射，获取所述种子内部不同结构反射的太赫兹波并判断辐射时长是否达到预设时长；若判断获知达到所述预设时长，停止辐射。

其中，所述图像获取模块包括层析图像获取模块和种子内部形态获取模块；所述层析图像获取模块用于根据所述辐射参数，获取所述种子的若干层析图像；所述内部形态获取模块，用于根据所述若干层析图像，获取种子内部形态图。

其中，所述辐射参数至少包括时间间隔、吸收系数分布和折射率分布。

其中，所述层析图像获取模块具体用于根据太赫兹波的发射时间和接收时间之差、所述种子对太赫兹波的吸收系数分布以及所述种子对太赫兹波的折射率分布，获取所述种子的若干层析图像。

其中，所述种子内部形态获取模块具体用于将所述若干层析图像进行重构，得到所述种子内部形态图。

本实用新型实施例提供的基于太赫兹层析技术的种子内部形态获取设备，通过太赫兹光谱发射端发射无电离辐射、无损伤、可穿透非极性物质且成像分辨率较高的太赫兹波对种子进行预设时长的辐射，通过移动平台在垂直所述同一直线的方向上移动以使种子不同部位均能接受辐射，通过太赫兹光谱接收端接收经所述种子反射的太赫兹波，并根据所述反射的太赫兹波获取辐射参数发送给所述图像获取模块，通过图像获取模块根据辐射参数，获取所述种子的若干层析图像，并根据所述若干层析图像，获取种子内部形态图，可实现在不破坏种子内部结构的前提下，获取种子内部形态。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型基于太赫兹层析技术的种子内部形态获取设备实施例结构示意图；

图2为饱满种子的层析图像；

图3为干瘪种子的层析图像；

图4(a)为饱满种子的多张经相同第一阈值处理后的层析图像的叠加图；

图4(b)为饱满种子的多张经相同第二阈值处理后的层析图像的叠加图；

图4(c)为饱满种子的多张经相同第三阈值处理后的层析图像的叠加图；

图5(a)为干瘪种子的多张经相同第一阈值处理后的层析图像的叠加图；

图5(b)为干瘪种子的多张经相同第二阈值处理后的层析图像的叠加图；

图5(c)为干瘪种子的多张经相同第三阈值处理后的层析图像的叠加图；

图6为50.8THz太赫兹波下饱满种子的层析图像重构后所得种子内部形态图；

图7为50.8THz太赫兹波下干瘪种子的层析图像重构后所得种子内部形态图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种基于太赫兹层析技术的种子内部形态获取设备，包括：太赫兹光谱发射端、太赫兹光谱接收端、移动平台和图像获取模块；所述太赫兹光谱发射端、所述移动平台和所述太赫兹光谱接收端依次设置且位于同一直线上；所述图像获取模块与所述太赫兹光谱接收端连接；所述太赫兹光谱发射端，用于发射太赫兹波对种子进行预设时长的辐射；所述移动平台为透明材质，用于承载所述种子并在垂直所述同一直线的方向上移动以使所述种子不同部位均能接受辐射；所述太赫兹光谱接收端，用于接收经所述种子反射的太赫兹波，并根据所述反射的太赫兹波获取辐射参数发送给所述图像获取模块；所述图像获取模块，用于根据辐射参数，获取所述种子的若干层析图像，并根据所述若干层析图像，获取种子内部形态图。

太赫兹波泛指频率为0.1～10THz的电磁波。它在电磁波谱中占有特殊的位置，位于红外和微波之间，是宏观电子学向微观电子学过渡的频段。太赫兹波能穿透包括塑料、陶瓷、晶体和种子在内的各种介质材料，实现可测的太赫兹层析图像。此外，太赫兹波的光子能量较低，适合于对生物组织进行活体检查。它不会对生物组织产生有害的电离损伤，不会破坏被检测的物体。

在本实施例中，可利用透镜对太赫兹波光束进行聚焦然后照射到种子上对种子进行辐射。利用太赫兹波的强度和相位信息，获得种子横截面的吸收系数分布、折射率分布，进而反应出空间密度分布。利用强度和延迟时间不相同的太赫兹波，使用层析成像技术可以使得种子的内部结构直观的显现出来，从而达到不破坏种子的外部形态和内部结构，而获取种子内部形态的目的。

通过实验可以得出一组种子经过太赫兹波辐射后的内部形态层析图像。图2示出了饱满种子的层析图像，图3示出了干瘪种子的层析图像。通过干瘪种子和饱满种子的层析图像对比可以看出，两者的内部结构明显不同，饱满种子更加均一。这种结果与种子的透视成像的结果一致。

为了对种子内部形态更好地呈现，可获取种子的多张层析图像，并基于一定的阈值对层析图像进行处理，然后将处理后的多张层析图像进行叠加。图4(a)至图4(c)示出了饱满种子的多张经相同阈值处理后的层析图像的叠加图。图5(a)至图5(c)示出了不同阈值下干瘪种子的多张经阈值处理后的层析图像的叠加图。图6示出了50.8THz太赫兹波下饱满种子的层析图像重构后得到的种子内部形态图。图7示出了50.8THz太赫兹波下干瘪种子的层析图像重构后得到的种子内部形态图。

本实用新型实施例提供的基于太赫兹层析技术的种子内部形态获取设备，太赫兹光谱发射端发射无电离辐射、无损伤、可穿透非极性物质且成像分辨率较高的太赫兹波对种子进行预设时长的辐射，通过移动平台在垂直所述同一直线的方向上移动以使种子不同部位均能接受辐射，通过太赫兹光谱接收端接收经所述种子反射的太赫兹波，并根据所述反射的太赫兹波获取辐射参数发送给所述图像获取模块，通过图像获取模块根据辐射参数，获取所述种子的若干层析图像，并根据所述若干层析图像，获取种子内部形态图，可实现在不破坏种子内部结构的前提下，获取种子内部形态。

作为一种可选实施例，所述设备还包括：再次获取模块，用于若判断获知所述种子内部形态图不可信，向所述太赫兹光谱发射端发送太赫兹波发射信号以获取新的种子内部形态图。

在本实施例中，根据已获取的种子内部形态图和种子的外观信息比对结果，获知已获取的种子内部形态图明显不合理不可信，则向所述太赫兹光谱发射端发送太赫兹波发射信号，再次执行种子内部形态图的获取过程，获得新的种子内部形态图，并在此判断新的种子内部形态图是否可信，若可信则成功获得了种子内部形态，若不可信，再次获取新的种子内部形态图，直至新的种子内部形态图可信。

作为一种可选实施例，所述太赫兹光谱接收端包括反射波获取单元和辐射参数获取单元；所述反射波获取单元，用于利用太赫兹波对种子进行预设时长的辐射，获取所述种子内部不同结构反射的太赫兹波；所述辐射参数获取单元，用于根据所述反射的太赫兹波，获取辐射参数。

在本实施例中，种子内部不同结构可以为种皮、胚、胚乳以及中空部分。它们对太赫兹波的吸收和折射效果均不相同。因此，利用太赫兹波的强度和相位信息，可获得种子横截面的吸收系数分布、折射率分布，进而可反应出空间密度分布。

作为一种可选实施例，所述反射波获取单元，具体用于利用太赫兹波对种子进行辐射，获取所述种子内部不同结构反射的太赫兹波并判断辐射时长是否达到预设时长；若判断获知达到所述预设时长，停止辐射。

在本实施例中，通过采用延迟时间不相同的太赫兹波，使用层析成像技术可以使得种子的内部结构直观的显现出来，因此，需要确保利用太赫兹波对种子辐射的时长。

作为一种可选实施例，所述图像获取模块包括层析图像获取模块和种子内部形态获取模块；所述层析图像获取模块用于根据所述辐射参数，获取所述种子的若干层析图像；所述内部形态获取模块，用于根据所述若干层析图像，获取种子内部形态图。

作为一种可选实施例，所述辐射参数至少包括时间间隔、吸收系数分布和折射率分布。

作为一种可选实施例，所述层析图像获取模块具体用于根据太赫兹波的发射时间和接收时间之差、所述种子对太赫兹波的吸收系数分布以及所述种子对太赫兹波的折射率分布，获取所述种子的若干层析图像。

作为一种可选实施例，所述种子内部形态获取模块具体用于将所述若干层析图像进行重构，得到所述种子内部形态图。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。