一种利用光谱信息增强物体图像信息的采集装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种利用光谱信息增强物体图像信息的采集装置，包括视频成像单元、光谱仪以及为视频成像单元和光谱仪提供触发信号的信号触发模块；视频成像单元和光谱探测镜头的数据输出端与计算机相连；视频成像单元的几何中心轴和光谱探测镜头的中心轴在同一入射面上，照明光源和目标物所在直线与地面的夹角为β，光谱获取单元与目标物的水平距离为L，光谱获取单元的高度为H，那么夹角β应该满足关系本发明专利技术采用视频成像单元，能够段时间采集图像信息；光纤光谱仪和视频成像单元通过信号触发模块同时获得触发信号，进而能够同时采集光谱信息和图像信息；另外，本发明专利技术视频成像单元和光谱探测镜头能够准确获得同一目标的图像和对应的光谱信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于图像和光谱采集
，涉及一种利用光谱信息增强物体图像信息的采集装置。
技术介绍
现有的图像采集系统获取物体的强度分布信息，正在向不断提高分辨率以提高识别能力的方向发展。遗憾的是，强度信息对物体的材质等不敏感，光谱是物质材质的指纹信息，可以实现精细材质识别，于是从上世纪90年代以来发展发展起了光谱成像技术，可以获取物体的强度分布信息，及图像上每一点的光谱信息。然而光谱成像设备且空间分辨率有限，数据量极大，处理分析效率低，且极其昂贵，因而在日常应用中难以承受。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术缺陷，提供一种利用光谱信息增强物体图像信息的采集装置。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种利用光谱信息增强物体图像信息的采集装置，包括视频成像单元、光谱获取单元、照明光源以及为视频成像单元、光谱获取单元和照明光源提供同步触发信号的信号触发模块；光谱获取单元包括通过光纤相连的光谱仪和光谱探测镜头；信号触发模块通过触发电路与视频成像单元、照明光源和光谱获取单元相连；视频成像单元和光谱仪的数据输出端连接系统处理计算机；视频成像单元和光谱获取单元获取同一时间、相同视场内、同一目标的信息；光谱获取单元和目标物所在直线与地面的夹角为θ，与目标物的水平距离为L，与目标物高度差为H，且夹角θ满足关系：本专利技术进一步的改进在于：所述视频成像单元和光谱获取单元通过有线或无线方式与系统处理计算机相连。所述信号触发模块采用电流、电压、光学信号或软件方式触发。所述信号触发模块与视频成像单元、照明光源和光谱获取单元三部分的信号同步。所述信号触发模块先与照明光源连接，再与视频成像单元、光谱获取单元中的一个相连。所述信号触发模块先触发照明光源工作，再根据系统参数配置计算延迟时间，使得光源照明的同时，视频单元与光谱单元同时工作。所述视频成像单元、光谱获取单元从几何关系上能保证二者获取同一目标信息。所述视频成像单元、光谱获取单元的光学系统配置能保证二者获取相同视场内的目标信息。所述触发电路包括整流二极管D及滤波电容C，整流二极管D的阳极接电压输入端Vin的正极，阴极接地；滤波电容C的一端与电压输入端Vin的负极相连，另一端接整流二极管D的阴极；电阻R1和电阻R2的一端均与电压输入端Vin正极相连，电阻R2的另一端作为输出端Vout的正极，电阻R1的另一端接地；输出端Vout的两端并联电阻R3；电压输入端Vin接信号触发模块的输出端，输出端Vout分别接视频成像单元、光谱仪及照明光源的控制信号触发端。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术可以实现物体的总体光谱曲线和空间图像信息同视场同时采集，通过总体光谱信息这一数据量的少量增加，大幅度提高物体的分辨能力；获取的光谱信息为物体的总体光谱曲线，采集时间短，保证了处理的实时高效；(光谱仪和通过触发同时获得触发信号，进而能够同时采集光谱信息和图像信息；另外，本专利技术视频成像单元和光谱探测镜头满足同视场条件，能够准确获得同一目标的图像和对应的光谱信息。)【附图说明】图1为本专利技术的模块结构示意图；图2为本专利技术光谱获取单元的结构示意图；图3为本专利技术的触发电路图。其中，1-光谱仪；2-光纤；3-光谱探测镜头。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：参见图1，本专利技术包括前端视频成像捕获单元、光谱仪1以及为前端视频成像捕获单元和光谱仪1提供触发信号的信号触发模块；光谱仪1通过光纤2与光谱探测镜头3相连，前端视频成像捕获单元上连接有作为照明光源的闪光灯；前端视频成像单元和光谱探测镜头3通过有线或无线方式与计算机相连。如图2所示，光谱获取单元由光谱仪1、光纤2和光谱探测镜头3组成，目标物的反射光进入光谱探测镜头3，经由光纤2传输进入光谱仪1内部，再由光谱仪1内部CCD转换成电信号输出到计算机。视频成像单元和光谱获取单元获取相同视场内同一目标的信息；照明光源和目标物所在直线与地面的夹角为θ，光谱获取单元与目标物的水平距离为L，光谱获取单元的高度为H，且夹角θ满足关系：信号触发模块与视频成像单元、照明光源和光谱获取单元三部分的信号同步。如图3所示，信号触发模块通过触发电路与视频成像单元和光谱仪1相连；电压输入端Vin输入的信号是由触发单元的提供的电压信号，该电压较大且为交流信号，不易于光谱仪和成像单元接收，所以经由中间部分的电路将电压信号转换成直流信号并保证输出端Vout的电压幅值不超过正5V。触发电路包括整流二极管D及滤波电容C，整流二极管D的阳极接电压输入端Vin的正极，阴极接地；滤波电容C的一端与电压输入端Vin的负极相连，另一端接整流二极管D的阴极；电阻R1和电阻R2的一端均与电压输入端Vin正极相连，电阻R2的另一端作为输出端Vout的正极，电阻R1的另一端接地；输出端Vout的两端并联电阻R3；电压输入端Vin接信号触发模块的输出端，输出端Vout分别接视频成像单元、光谱仪1及照明光源的控制信号触发端。本专利技术的原理及工作过程：系统搭建：将光谱系统与视频成像单元同视场，触发模块提供同时性触发信号，实现系统同步工作，对目标进行图像与光谱信息获取。前端信息采集：在采集光谱进行与视频成像单元同视场并由前端触发信号发生装置对移动与非移动目标进行检测，在目标距离探测，对视频成像单元触发拍照，进行图像预处理，同时进行采集光谱，其中光谱采集硬件部分应用前端光学镜头进行采光，再通过光纤传到光谱仪，完成光谱数据的采集。通信传输：将图片及光谱信息文件通过有线或无线方式传输至后台计算机。以上内容仅为说明本专利技术的技术思想，不能以此限定本专利技术的保护范围，凡是按照本专利技术提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本专利技术权利要求书的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用光谱信息增强物体图像信息的采集装置，其特征在于，包括视频成像单元、光谱获取单元、照明光源以及为视频成像单元、光谱获取单元和照明光源提供同步触发信号的信号触发模块；光谱获取单元包括通过光纤(2)相连的光谱仪(1)和光谱探测镜头(3)；信号触发模块通过触发电路与视频成像单元、照明光源和光谱获取单元相连；视频成像单元和光谱仪(1)的数据输出端连接系统处理计算机；视频成像单元和光谱获取单元获取同一时间、相同视场内、同一目标的信息；光谱获取单元和目标物所在直线与地面的夹角为θ，与目标物的水平距离为L，与目标物高度差为H，且夹角θ满足关系：

【技术特征摘要】
1.一种利用光谱信息增强物体图像信息的采集装置，其特征在于，包括视频成像单元、光谱获取单元、照明光源以及为视频成像单元、光谱获取单元和照明光源提供同步触发信号的信号触发模块；光谱获取单元包括通过光纤(2)相连的光谱仪(1)和光谱探测镜头(3)；信号触发模块通过触发电路与视频成像单元、照明光源和光谱获取单元相连；视频成像单元和光谱仪(1)的数据输出端连接系统处理计算机；视频成像单元和光谱获取单元获取同一时间、相同视场内、同一目标的信息；光谱获取单元和目标物所在直线与地面的夹角为θ，与目标物的水平距离为L，与目标物高度差为H，且夹角θ满足关系：2.根据权利要求1所述的利用光谱信息增强物体图像信息的采集装置，其特征在于，所述视频成像单元和光谱获取单元通过有线或无线方式与系统处理计算机相连。3.根据权利要求1或2所述的利用光谱信息增强物体图像信息的采集装置，其特征在于，所述信号触发模块采用电流、电压、光学信号或软件方式触发。4.根据权利要求3所述的利用光谱信息增强物体图像信息的采集装置，其特征在于，所述信号触发模块与视频成像单元、照明光源和光谱获取单元三部分的信号同步。5.根据权利要求3所述的利用光谱信息增强物体图像信息的采集装置，其特征在于，所述信号触发模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱京平，彭博，郝振洪，杜炳政，马志鹏，吴芮，李创社，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61