[發(fā)明專利]確定光譜信息的設(shè)備和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880080526.1
• 申請日: 2018-12-20
• 公開（公告）號: CN111512127B
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 查爾斯·馬塞爾·亨利·維斯;布魯斯·唐納森·格里夫
• 申請（專利權(quán)）人: 曼徹斯特大學
• 主分類號: G01J3/10
• 分類號: G01J3/10;G01B11/00;G01N21/25;G06T7/521;G06T7/586;G01J3/28;G01N21/84
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11240
• 代理人: 劉彬

本發(fā)明的實施方式提供了用于確定三維物體的光譜信息的設(shè)備，該設(shè)備包括：相對于該物體定位的空腔(110)；相對于該空腔定位的成像光源(120)，其中，成像源可控制以選擇性地發(fā)射多個波長范圍內(nèi)的光；結(jié)構(gòu)化光源(130)，向物體發(fā)射結(jié)構(gòu)化照射，其中結(jié)構(gòu)化光源包括圍繞空腔布置的多個照射裝置；一個或多個成像裝置(140)，產(chǎn)生與物體的至少一部分有關(guān)的圖像數(shù)據(jù)；控制單元，其中控制單元(1100)被布置成控制結(jié)構(gòu)化光源以發(fā)射結(jié)構(gòu)化照射并控制成像光源發(fā)射多個波長范圍中選定的一個或多個波長范圍內(nèi)的光；數(shù)據(jù)存儲單元(1120)，被布置為存儲與結(jié)構(gòu)化照射以及多個波長范圍中選定的一個或多個波長范圍中的每一個對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)；以及處理裝置(1110)，被布置為根據(jù)存儲在數(shù)據(jù)存儲裝置中與結(jié)構(gòu)化照射相對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)，確定與物體的至少一部分有關(guān)的深度信息。

技術(shù)領(lǐng)域

背景技術(shù)

多光譜成像涉及在多個特定波長或波段處捕獲圖像數(shù)據(jù)。成像可涉及諸如生物體的物體。多光譜成像已應(yīng)用于植物以確定植物的狀態(tài)。在有源多光譜成像系統(tǒng)中，諸如植物組織的物體選擇性地被多個預定波長范圍內(nèi)的光照射，并且從樣本(即植物組織)反射的照射被成像裝置記錄。

由于諸如葉子的組織樣本的成分和取向都存在差異，因此植物組織光學器件非常復雜。入射輻射(即光)與植物表面接觸，在該表面上入射輻射的一部分以鏡面反射的形式從植物的蠟質(zhì)層反射，而其余部分則在植物組織內(nèi)折射。后者相互作用包含有關(guān)內(nèi)部植物組織組成的信息。分散的光通過葉透射，或者在細胞結(jié)構(gòu)內(nèi)吸收，或者以反向散射反射的形式反射。由于葉組織的結(jié)構(gòu)包括多層，組成各不相同，因此波長穿透至到達海綿狀葉肉的光會被散射的不同的深度。此行為在某種程度上解釋了為什么植物組織表現(xiàn)出非朗伯反射率，解釋了為什么在實驗室環(huán)境中對植物組織樣本進行成像之前通常將其固定在適當?shù)奈恢谩Ｈ欢瑢⒅参锝M織樣本固定在適當位置以解決與樣本的取向相關(guān)的問題是費時的，并且可能限制多光譜成像的有效性。

本發(fā)明的實施方式的目的是至少減少現(xiàn)有技術(shù)的一個或多個問題。

發(fā)明內(nèi)容

附圖說明

現(xiàn)在將參考附圖僅以舉例的方式描述本發(fā)明的實施方式，其中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的設(shè)備的透視圖；

圖2a示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的設(shè)備的截面圖；

圖2b示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的設(shè)備的截面圖；

圖3和圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的成像光源的一部分；

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的結(jié)構(gòu)化照射的實例；

圖6和圖7示意性地示出了本發(fā)明實施方式的操作；

圖8示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的表面照射的實例；

圖9示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的如何從多光譜立方體獲得校正的多光譜立方體；

圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的如何應(yīng)用結(jié)構(gòu)光和光度立體光以對葉子的多光譜圖像數(shù)據(jù)進行表面校正的實例；以及

圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的控制單元的示意圖。

具體實施方式

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的設(shè)備100。設(shè)備100是用于確定三維物體200的光譜信息的設(shè)備100。如圖1所示，三維物體200可以是生物結(jié)構(gòu)，例如植物200。物體可包括多個一個或多個大體上平坦的表面，在該實例中是植物200的葉子。設(shè)備100被布置成在使用中至少部分地確定與諸如葉子的平坦的表面有關(guān)的光譜信息。信息的實施方式被布置為確定一個或多個平坦表面的取向信息，其中該取向信息指示該一個或多個平坦表面相對于設(shè)備100的取向，如將解釋的。取向信息可用于至少部分地校正平坦表面的取向，從而可改善光譜信息。在下文中，物體200將被稱為植物200，應(yīng)當理解，這不是限制性的。