[發明專利]一種旋轉掃描式的高光譜作物莖稈信息獲取系統

在審

• 申請號: 201510030101.8
• 申請日: 2015-01-22
• 公開（公告）號: CN104677839A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 何勇;余克強;趙艷茹
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及農作物信息光譜分析技術領域，尤其涉及一種旋轉掃描式的高光譜作物莖稈信息獲取系統。

背景技術

數字農業和作物的精準管理是現代農業生產過程信息化的重要技術環節，也是當前數字農業與農業信息化研究的前沿領域，是保障糧食和農產品的高效、優質和安全生產的重要手段和技術支撐。農作物的生理和養分信息是作物健康生長的重要指標，更是農業生產的根本途徑，這為農業的可持續發展提供保障。

農作物的葉片信息能夠有效的反映作物的生理、養分等信息，然而作物生長的其他器官(莖稈，根系，果實，種子等)也在很大程度上體現作物的生長和營養狀況。迄今，大量的研究主要是針對植物葉片展開的，為了能夠了解作物營養物質的運輸、利用和代謝等過程，對作物葉片以外器官的研究顯得尤為重要。近些年，高光譜成像技術作為新興的檢測技術，其整合了光譜技術與成像技術，能夠同時獲取被測物的光譜和空間圖像信息，逐漸成為農副業中農產品的信息感知、檢測、分類與診斷的有利手段。

如授權公告號為CN101881726B的發明專利提供了一種植物幼苗綜合性狀活體無損檢測方法，包括以下步驟：對植物幼苗進行高光譜成像，從高光譜數據立方體中提取RGB圖像及特定區域的光譜，通過圖像處理及光譜分析獲得幼苗的形態參數、組分含量分布以及病蟲害信息；采用特征級信息融合方法和模糊綜合評判方法建立植物幼苗長勢預測模型。該發明能夠實現對幼苗外觀形態、營養組分及病蟲害信息三方面性狀的綜合評價；且克服了組分測量時不均勻性造成的誤差。

現有的高光譜成像儀主要是基于平動掃描的方式，待測物置于平動的?載物臺上，調節好系統的各個參數后，待測物在載物臺的帶動下，沿平面內某一方向以適當的速度勻速平動，同時高光譜掃描系統以高速線掃描的方式獲取被測物的光譜和空間信息，這樣就可以獲取被測物的三維高光譜信息。

由于現有的高光譜成像系統大都是基于平動掃描的方式，物體被掃描的面多以平面為主(如植物葉片)，而對于非平面物體(如植物莖稈，根系，果實，種子等)獲取信息準確率有待提高。另外，在待測物掃描過程中，一次只能得到面向掃描系統半面的高光譜信息，物體另一面的信息只能再次掃描，這樣降低了高光譜信息獲取的效率，同時也無法自動的采集被測物的全方位多面信息。

發明內容

針對現有的高光譜成像系統的弊端，同時為了能夠更加全面的獲取稈莖類作物的高光譜信息，設計了一種旋轉掃描式的高光譜作物莖稈信息獲取系統，可帶動圓柱形或類似圓柱形的待測物旋轉一圈，獲得被測物體全方位表面的高光譜圖像，避免了作物信息獲取中出現的盲點，使得研究人員對農作物的信息的更準確獲取成為可能。

本發明所采用的具體技術方案如下：

一種旋轉掃描式的高光譜作物莖稈信息獲取系統，包括箱體，安裝在箱體內的高光譜信息掃描裝置、光源和升降臺，所述的升降臺上安裝有兩個固定座，每個固定座內轉動配合有套設在作物莖稈端部的卡盤，且至少一個固定座上安裝有驅動卡盤轉動的電機。

其中，高光譜信息掃描裝置安裝在箱體頂部，包括向下依次布置的CCD相機、光譜儀和鏡頭。

優選的，所述的光源為線光源，其主要能夠為每次高光譜線掃描提供照亮的矩形區域。

進一步的，所述的線光源為兩個，位于在箱體兩側且對稱分布。

線光源對稱分布能夠有效減少單個線光源發出光線強度分布不均所產生的噪音。

本發明中，所述的固定座活動安裝在升降臺上，使兩固定座之間的距離可調，以適應不同長度的作物莖稈。

為便于固定座的移動調節，所述的升降臺上具有配合固定座滑動的導軌，用于引導固定座的移動，減少移動阻力。

另外，所述的固定座底部連接有支架，該支架的腳部滑動配合在導軌內。固定座通過支架滑動配合在導軌內，固定座和升降臺之間具有一定的高度差，適用于檢測存在彎折或彎曲的作物莖稈，為非直線的作物莖稈提供轉動避讓空間。

本發明中，所述的卡盤包括卡盤體，沿卡盤體徑向滑動的活動卡爪，以及卡爪驅動機構。卡盤與機床上用來夾緊工件的裝置類似，卡盤體中部設有通孔，用于插入作物莖稈端部，活動卡爪用于夾緊作物莖稈。

優選的，所述光源的光照強度為3000-3500Lux。