一种偏振高光谱测量系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种偏振高光谱测量系统，包括底座，底座的顶部设置有转盘，底座的底部设置有电机，转盘的顶部中间设置有样品台，转盘的顶部左侧设置有探测器A和探测器B，底座的顶部右侧设置有连接柱，连接柱的右侧壁设置有转动基座，转动基座的内腔设置有光源支架，转动基座的前侧壁设置有手柄，光源支架的顶部左侧设置有光源，光源支架的底部左侧设置有偏振片。本实用新型专利技术引入偏振的概念，探索内外生理生化指标及微观结构变化和图像强度、偏振和反射光谱分布等多维信息之间的相互关系和作用机理，在考虑氮、钾、磷交互作用和营养与水分交互作用的基础上，提高诊断的准确率，实现对作物营养水分胁迫的高精度快速诊断。

【技术实现步骤摘要】
一种偏振高光谱测量系统
本技术涉及光谱测量
，特别涉及一种偏振高光谱测量系统。
技术介绍
高光谱技术在农业，特别是精准农业方面的应用研究获得了国家科技部门的大力支持，高光谱技术的科学研究和技术发展取得了可喜的进步，但高光谱较容易解决周期性观测和大面积覆盖估测等问题，却不能完全满足精准农业的“精准”二字，偏振光谱作为古老光学的新分支恰巧弥补了目前检测手段仅利用反射率和波长信息的缺陷。通过偏振-高光谱技术对作物理化参数实现精确反演，参数的精确性也就决定了作物相关信息的精确性，从而更好的获知作物的长势、水肥亏缺状况和营养组分含，为此，我们基于以番茄为实验对象，提出了一种偏振高光谱测量系统。
技术实现思路
本技术的提供了一种偏振高光谱测量系统，主要目的在于引入偏振的概念，探索内外生理生化指标及微观结构变化和图像强度、偏振和反射光谱分布等多维信息之间的相互关系和作用机理，在考虑氮、钾、磷交互作用和营养与水分交互作用的基础上，提高诊断的准确率，实现对作物营养水分胁迫的高精度快速诊断。为实现上述目的，本技术采取的技术方案为：一种偏振高光谱测量系统，包括底座，所述底座的顶部设置有转盘，所述底座的底部设置有电机，且电机的顶部动力输出端通过转动轴与转盘连接，所述转盘的顶部中间设置有样品台，所述转盘的顶部左侧设置有探测器A和探测器B，所述底座的顶部右侧设置有连接柱，所述连接柱的右侧壁设置有转动基座，所述转动基座的内腔设置有光源支架，所述转动基座的前侧壁设置有手柄，且手柄的转动轴贯穿光源支架伸长转动基座的后侧壁，所述光源支架的顶部左侧设置有光源，所述光源支架的底部左侧设置有偏振片。优选的，所述探测器A为高光谱图像采集装置，所述探测器B为偏振光谱图像采集装置，用于获取高光谱图像数据和偏振光谱图像数据。优选的，所述手柄的转动轴与光源支架固定连接，所述手柄的转动轴与转动基座活动转动连接。与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：1.本技术得到偏振高光谱多维图像信息的番茄营养元素作用机理和对应关系。在不同氮、磷、钾营养胁迫下，对应营养状况的症状表征不同，作物叶片表面微结构发生细微的变化，产生凸凹或叶绿体、海绵体和栅栏组织等内部组织结构的变化，研究表面微结构变化对偏振度的影响、内部组织结构对入射偏振光的取向选择性的影响、不同波长光的前向和背向散射特性的影响。通过建立基于微结构的营养水平与偏振方向、偏振度和反射光谱分布的对应关系，找到表征这些症状的特征，进一步简化模型，提高预测精度；2.本技术获取的偏振－高光谱测量系统所获得的数据信息量大，兼有光谱技术和图像技术的优势，既能对植株营养亏缺引起的颜色、纹理、形态变化等特征进行可视化分析，又能对植株叶片光谱特性的各向异性分布进行评价。利用合理的数据处理方法对高维数据进行降维，寻觅最能反映该特征指标的特征参数。多信息在特征层上的融合最终是要建立一个模式分类模型，找到一个最佳的模式分类器及其设计方法，在作物营养状况不良的初始阶段就诊断出缺乏的营养元素。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为本技术的电机处局部剖视图。图中：1-底座；2-转盘；3-电机；4-样品台；5-探测器A；6-探测器B；7-连接柱；8-转动基座；9-光源支架；10-手柄；11-光源；12-偏振片。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。如图1-2所示的一种偏振高光谱测量系统，包括底座1，底座1的顶部设置有转盘2，底座1的底部设置有电机3，且电机3的顶部动力输出端通过转动轴与转盘2连接，转盘2的顶部中间设置有样品台4，转盘2的顶部左侧设置有探测器A5和探测器B6，探测器A5为高光谱图像采集装置，探测器B6为偏振光谱图像采集装置，用于获取高光谱图像数据和偏振光谱图像数据，底座1的顶部右侧设置有连接柱7，连接柱7的右侧壁设置有转动基座8，转动基座8的内腔设置有光源支架9，转动基座8的前侧壁设置有手柄10，且手柄10的转动轴贯穿光源支架9伸长转动基座8的后侧壁，手柄10的转动轴与光源支架9固定连接，手柄10的转动轴与转动基座8活动转动连接，光源支架9的顶部左侧设置有光源11，光源支架9的底部左侧设置有偏振片12。本实施例的一个具体应用为，本技术在使用过程中，把样品放在样品台上，然后转动手柄10，由于手柄10的转动轴与光源支架9固定连接，手柄10的转动轴与转动基座8活动转动连接，使得光源支架9随着手柄10的转动而转动，从而调整到合适的位置，在探测器A5和探测器B6对样品进行检测时可以通过启动电机3，电机3通过顶部的转动轴带动转盘2旋转，从而检测合适角度的样品。其中详细的操作流程如下：番茄样本培养：采用营养液栽培模式，以珍珠岩为基质，在环境可控的温室大棚中，以盆栽或袋培的方式培育番茄植株。在番茄的整个生长过程中，通过浇灌营养液给植株提供肥力，有效控制试验样本的养分水平，并划分氮、磷、钾、水分试验区，在各试验区定时定量滴灌不同氮、磷、钾离子浓度的营养液或水。营养液配方采用山崎配方，在正常配方中，按照该元素正常含量的0～200％，形成重度胁迫、中等胁迫、轻度胁迫、适量、过量、严重过量等氮、磷、钾、水不同营养水平的样本。理化分析实验：用常规理化检测手段获取不同元素的营养水平下作物内部特征指标（叶绿素、叶黄素等）的含量。采集不同生长周期的相同叶龄的叶片，每片叶子采下后立即装进自封袋封好，对不同营养水平组别的叶片进行编号。将叶片带到实验室后，立即采集光谱后迅速进行理化分析，或者用剪刀沿叶脉将叶片一分为二，一半用来测量理化指标，另一半为偏振光谱实验测量光谱作准备。采用高效液相色谱和紫外/可见分光光度计测量叶片中叶绿素、叶黄素等组分的含量，采用凯氏定氮法测量叶片中氮元素的含量，采用原子吸收测量叶片中钾元素的含量，建立数据库以备建模使用。偏振高光谱数据采集：通过如图1所示的装置中的探测器A5和探测器B6对另一半的叶片进行光谱数据采集，获取波长在400纳米到1700纳米范围内的作物鲜活叶片的偏振高光谱图像，其中探测器A5为高光谱图像采集装置，用于对叶片的颜色特征、形状特征和纹理等特征进行提取，探测器B6为偏振光谱图像采集装置，用于对叶片内部的大分子结构、叶片表面质地和粗糙度等特征进行提取。数据处理和建模：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种偏振高光谱测量系统，其特征在于：包括底座（1），所述底座（1）的顶部设置有转盘（2），所述底座（1）的底部设置有电机（3），且电机（3）的顶部动力输出端通过转动轴与转盘（2）连接，所述转盘（2）的顶部中间设置有样品台（4），所述转盘（2）的顶部左侧设置有探测器A（5）和探测器B（6），所述底座（1）的顶部右侧设置有连接柱（7），所述连接柱（7）的右侧壁设置有转动基座（8），所述转动基座（8）的内腔设置有光源支架（9），所述转动基座（8）的前侧壁设置有手柄（10），且手柄（10）的转动轴贯穿光源支架（9）伸长转动基座（8）的后侧壁，所述光源支架（9）的顶部左侧设置有光源（11），所述光源支架（9）的底部左侧设置有偏振片（12）。/n

【技术特征摘要】
1.一种偏振高光谱测量系统，其特征在于：包括底座（1），所述底座（1）的顶部设置有转盘（2），所述底座（1）的底部设置有电机（3），且电机（3）的顶部动力输出端通过转动轴与转盘（2）连接，所述转盘（2）的顶部中间设置有样品台（4），所述转盘（2）的顶部左侧设置有探测器A（5）和探测器B（6），所述底座（1）的顶部右侧设置有连接柱（7），所述连接柱（7）的右侧壁设置有转动基座（8），所述转动基座（8）的内腔设置有光源支架（9），所述转动基座（8）的前侧壁设置有手柄（10），且手柄（10）的转动轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：马万征，谢越，汪建飞，肖新，李孝良，李飞跃，赵建荣，王泓，
申请(专利权)人：安徽科技学院，
类型：新型
国别省市：安徽;34