带有照明补偿的高光谱图像检测舱、检测器及检测方法
【专利摘要】本发明公开一种带有照明补偿的高光谱图像检测舱，包括样品台，还包括顶部开有检测入口的灯罩、至少两个不同光谱波段的光源，所述灯罩设置于所述样品台上，其边缘与所述样品台的表面紧密贴合，并且，所述灯罩的内壁为漫反射面；所述光源设置于所述样品台上，其光线射出至所述灯罩的漫反射面。本发明还公开一种包括照明补偿的高光谱图像检测舱的检测器和利用检测器进行小型样品光谱图像检测的方法。本发明能够在改善照明均匀性和去方向性等性能的同时，通过对照明光源光谱特性的调整，有效补偿高光谱相机数据采集的光谱响应效果，营造一个均衡、稳定、可重复的图像与光谱检测环境，特别适合小型样品的高光谱图像采集和光谱定标实验。
【专利说明】
带有照明补偿的高光谱图像检测舱、检测器及检测方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种高光谱检测装置，更具体的涉及一种带有照明补偿的高光谱图像检测舱及检测器，属于光谱图像探测技术领域。
【背景技术】
[0002]光谱图像探测技术，由图像和光谱两种光学探测技术延伸融合发展而来，采集目标(样品)区域的多维高光谱图像信息，可以理解为细分到纳米波长单位量级的连续多层(几十甚至上千)分色图像，它的一次采集，相当于普通相机拍了一千多张单色照片;也可以理解为精确到像素尺度的有序密排光谱采集群，相当于普通光谱仪采集了数百万点光谱数据。而对于所有的有形物质而言，它们都是由分子或原子组成，每种分子或原子都有代表自己属性且有别于其它种类的光谱特征(分子指纹)，高光谱成像仪正是通过探测目标区域分布的这些光谱信息，进行分析处理，给出关于探测区光谱数据的分析结果(成分、分布、比率、趋势、函数等)，检测功能十分强大，工作效率非常高。然而，在小型样品光谱图像检测设备中，惯常使用直接投射的照明光源，这种检测设备普遍存在着照明不均匀，有反射亮点，光谱不能调整，重复性不好，环境因素干扰大等缺陷。
【发明内容】
[0003]发明目的:本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种光线均匀、环境因素干扰小的带有照明补偿的高光谱图像检测舱。
[0004]同时，本发明还提供一种解决上述问题的包含带有照明补偿的高光谱图像检测舱的检测器。
[0005]而且，本发明还提供一种解决上述问题的利用检测器进行小型样品光谱图像检测的方法。
[0006]技术方案:本发明提供的第一个技术方案为:本发明所述一种带有照明补偿的高光谱图像检测舱，包括样品台，还包括顶部开有检测入口的灯罩、至少两个光源，所述灯罩设置于所述样品台上，其边缘与所述样品台的表面紧密贴合，并且，所述灯罩的内壁为漫反射面;所述光源设置于所述样品台上，其光线射出至所述灯罩的漫反射面。
[0007]本技术方案的进一步限定为，所述光源为光谱与图像检测的照相装置的光谱响应特性相互匹配的光源。
[0008]进一步地，所述光源均匀分布于所述灯罩的下沿。
[0009]进一步地，所述灯罩的顶部还设置有两个激光聚焦孔。
[0010]进一步地，所述灯罩的底部还设置有通风口。
[0011]进一步地，所述样品台上还设置有二维平移定位装置。
[0012]本发明提供的第二个技术方案为:一种包括上述带有照明补偿的高光谱图像检测舱的检测器，还包括升降支架和设置于所述升降支架上的照相装置和激光指示器，所述照相装置的数据采集端插入所述检测入口，所述激光指示器的激光发射端插入所述激光聚焦孔。
[0013]本发明提供的第三个技术方案为:一种利用上述检测器进行小型样品光谱图像检测的方法，按如下步骤进行:
51、调整光源的亮度，使光源的光谱与照相装置的光谱响应特性相互匹配；
52、开启两个激光指示器，转动激光轴线，使两个光斑在样品台面上汇聚重合为两个激光亮点；
53、调整照相装置的聚焦位置，至步骤S2中的两个激光亮点位置的图像对比度反差最强烈为止；
54、放入样品，调整升降支架的高度，使步骤S2中的两个激光亮点重合，关闭激光指示器；
55、打开光源，利用照相装置开始样品光谱图像采集。
[0014]对上述技术方案的进一步限定为，步骤SI中，调整光源的光谱与照相装置的光谱响应特性相互匹配的方法为:
在灯罩内放入光谱校正白板，打开光源，将各个波段光源调到中等亮度，调整照相装置焦距，采集白板的光谱图像；
分析图像的光谱响应曲线，如果光谱显示中间能量偏高的山峰样响应曲线，则调整补偿波段的光源亮度，直至采集到白板图像的光谱响应曲线呈现平坦平台的形态为止，锁定光源设定，完成匹配。
[0015]有益效果:本发明提供的一种带有照明补偿的高光谱图像检测舱，能够在改善照明均匀性和去方向性等性能的同时，通过对照明光源光谱特性的调整，有效补偿高光谱相机数据采集的光谱响应效果，营造一个均衡、稳定、可重复的图像与光谱检测环境，特别适合小型样品的高光谱图像采集和光谱定标实验;本发明提供的检测器和检测方法使用了带有照明补偿的高光谱图像检测舱，在全景均匀照明条件下，检测器的光谱响应稳定，使检测结果精准。
【附图说明】
[0016]图1为本发明提供的带有照明补偿的高光谱图像检测舱的结构示意图；
图2为本发明提供的包含带有照明补偿的高光谱图像检测舱的检测器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
[0018]实施例1:本实施例提供一种带有照明补偿的高光谱图像检测舱，其结构示意图如图1所示，包括样品台、灯罩2和至少两个光源3。
[0019]所述灯罩2设置于所述样品台I上，截面呈半圆形，其边缘与所述样品台I的表面紧密贴合，并且，所述灯罩2的内壁为漫反射面。灯罩2的顶部中心开有检测入口 4，而且，还设置有两个激光聚焦孔5，激光聚焦孔5分别设置于所述监测入口 4的两侧。而且，灯罩2的底部还设置有通风口6，用于控制检测舱内部的温度，调节样品周围的环境气氛，保持采样条件的一致性。
[0020]所述光源3设置于所述样品台I上，并且，均匀分布于所述灯罩2的下沿位置，光源3被设置于样品台上的控制器控制。工作时，光源3的光线射出至所述灯罩2的漫反射面。而且，所述光源3为光谱与图像检测的照相装置的光谱响应特性相互匹配的光源，如果光源3的光谱不符合要求，可以通过调控光源的亮度，进行调整。灯泡发出的光不是直接投在样品上，而是投向灯罩内表面，经过表面漫射和多次折射后，从半球内壁的各个位置均匀投向样品，形成一个较为理想的无影照明环境。
[0021]而且，本实施例的样品台I上还设置有二维平移定位装置7，便于样品移动和对准位置。
[0022]本实施例提供的包括上述带有照明补偿的高光谱图像检测舱的检测器，其结构示意图如图1所示，还包括升降支架8和设置于所述升降支架8上的照相装置和激光指示器，所述照相装置9的数据采集端插入所述检测入口 4，所述激光指示器的激光发射端插入所述激光聚焦孔5，激光指示器用于调焦定位。
[0023]本实施例提供的利用上述检测器进行小型样品光谱图像检测的方法，其特征在于，按如下步骤进行:
S1、调整光源3的亮度，使光源3的光谱与照相装置9的光谱响应特性相互匹配。
[0024]调整光源(3)的光谱与照相装置(9)的光谱响应特性相互匹配的方法为:
在灯罩(2)内放入光谱校正白板，打开光源(3)，将主波段光源和补偿波段光源调到中等亮度，调整照相装置(9)焦距，采集白板的光谱图像；
分析图像的光谱响应曲线，通常由于相机的光谱响应特性，会在光谱主波段的中间位置感光较强，形成山峰样响应曲线，此时调整补偿波段的光源亮度(分别提升短波补偿和长波补偿)，重新采集白板图像和分析曝光效果，此时会看到光谱响应曲线区域平坦，高峰的部位向平台形状变化，因此，如果光谱主波段的中间位置形成山峰样响应曲线，则反复调整补偿波段的光源亮度，直至采集到白板图像的光谱响应曲线呈现平坦平台的形态为止，锁定光源设定，完成匹配。为直观和快捷完成光谱响应互补匹配，工厂调试时可以设计一个调试程序，通过调取相机的对应波长位置(ROI)上的光强信息，实时监控接收到的白板被照明的效果，同时调控光源补偿效果，使其达到要求。
[0025]S2、开启两个激光指示器，转动激光轴线，使两个光斑在样品台面上汇聚重合为两个激光亮点。
[0026]S3、调整照相装置9的聚焦位置，至步骤S2中的两个激光亮点位置的图像对比度反差最强烈为止。
[0027]S4、放入样品，调整升降支架8的高度，使步骤S2中的两个激光亮点重合，关闭激光指示器。
[0028]S5、打开光源(3)，利用照相装置9开始样品光谱图像采集。
[0029]如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
【主权项】
1.一种带有照明补偿的高光谱图像检测舱，包括样品台(I)，其特征在于，还包括顶部开有检测入口(4)的灯罩(2)、至少两个不同波段的光源(3)，所述灯罩(2)设置于所述样品台(I)上，其边缘与所述样品台(I)的表面紧密贴合，并且，所述灯罩(2)的内壁为漫反射面；所述光源(3)设置于所述样品台(I)上，其光线射出至所述灯罩(2)的漫反射面。2.根据权利要求1所述的一种带有照明补偿的高光谱图像检测舱，其特征在于，所述光源(3)为光谱与图像检测的照相装置的光谱响应特性相互匹配的光源。3.根据权利要求1所述的一种带有照明补偿的高光谱图像检测舱，其特征在于，所述光源(3)均匀分布于所述灯罩(2)的下沿。4.根据权利要求1所述的一种带有照明补偿的高光谱图像检测舱，其特征在于，所述灯罩(2)的顶部还设置有两个激光聚焦孔(5)。5.根据权利要求1所述的一种带有照明补偿的高光谱图像检测舱，其特征在于，所述灯罩(2)的底部还设置有通风口(6)。6.根据权利要求1所述的一种带有照明补偿的高光谱图像检测舱，其特征在于，所述样品台(I)上还设置有二维平移定位装置(7)。7.—种包括权利要求1?6任一项所述的带有照明补偿的高光谱图像检测舱的检测器，其特征在于，包括升降支架(8)和设置于所述升降支架(8)上的照相装置和激光指示器，所述照相装置(9)的数据采集端插入所述检测入口(4)，所述激光指示器的激光发射端插入所述激光聚焦孔(5)。8.—种利用权利要求7所述的检测器进行小型样品光谱图像检测的方法，其特征在于，按如下步骤进行: 51、调整光源(3)的亮度，使光源(3)的光谱与照相装置(9)的光谱响应特性相互匹配； 52、开启两个激光指示器，转动激光轴线，使两个光斑在样品台面上汇聚重合为一个激光亮点； 53、调整照相装置(9)的聚焦位置，至步骤S2中的两个激光亮点位置的图像对比度反差最强烈为止； 54、放入样品，调整升降支架(8)的高度，使步骤S2中的两个激光亮点在样品采集面上重合，关闭激光指示器； 55、打开光源(3)，利用照相装置(9)开始样品光谱图像采集。9.根据权利要求8所述的一种小型样品光谱图像检测的方法，其特征在于，步骤SI中，调整光源(3)的光谱与照相装置(9)的光谱响应特性相互匹配的方法为: 在灯罩(2)内放入光谱校正白板，打开光源(3)，将各个波段光源都调到中等亮度，调整照相装置(9)焦距，采集白板的光谱图像； 分析图像的光谱响应曲线，如果光谱显示为中间偏高的山峰状形态，则调高偏弱波段的光源亮度，直至采集到白板图像的光谱响应曲线呈现平坦平台的形态为止，锁定光源设定，完成匹配。
【文档编号】G01N21/01GK106053344SQ201610306084
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月10日
【发明人】陈志民
【申请人】南京高恳特科技有限公司