基于文物图像数据采集的多光谱照相机成像系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于文物图像数据采集的多光谱照相机成像系统，包括基于文物图像数据采集的多光谱照相机；以及上位机，与多光谱照相机的处理器通信连接，上位机包括：控制模块，被配置成向多光谱照相机的处理器发送控制轮盘机构转动的指令，以使装载在轮盘机构上的多个滤光片依次对准镜头并获取文物的多个照片；以及处理模块，被配置成接收来自多光谱照相机的处理器的与不同滤光片相对应的照片，并对文物的指定位置的多个图像信息进行拟合，以获得指定位置的光谱曲线；以及分析模块，根据光谱曲线分析文物在指定位置的材质。光谱曲线分析文物在指定位置的材质。光谱曲线分析文物在指定位置的材质。

Multispectral camera imaging system based on cultural relics image data acquisition

【技术实现步骤摘要】
基于文物图像数据采集的多光谱照相机成像系统


[0001]本专利技术涉及一种成像装置，尤其涉及一种可更换滤光片的基于文物图像数据采集的多光谱照相机成像系统。

技术介绍

[0002]多光谱成像技术是数字摄影测量中的一种常用技术，并且多光谱成像技术在文物的研究和保护领域，如书画、文稿、陶质彩绘器物等文物的物质分析与鉴定、状态评估、隐藏信息提取、数字图像存档、虚拟修复等方面，有很好的研究价值和应用前景。现有的具有多光谱成像功能的照相机成像系统，在有多种波长成像需求的时候，需要手动更换滤光片，或者照相机自带多个不同波长滤光片的镜头，由此，存在操作流程复杂、成像定位不准、照相机尺寸较大以及组装携带不方便以及不能判断文物的指定位置材质的问题。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，为解决现有技术中存在的上述或者其它方面的至少一种技术问题，本专利技术的实施例提供了一种基于文物图像数据采集的多光谱照相机成像系统，能够基于多个具有不同波长的滤光片分别生成文物的多个照片，并利用这些照片在线分析文物在指定位置的材质。
[0004]根据本专利技术的实施例，提供了一种基于文物图像数据采集的多光谱照相机成像系统，包括：基于文物图像数据采集的多光谱照相机，基于文物图像数据采集的多光谱照相机，包括：壳体；镜头，设置在所述壳体外侧；滤光装置，包括：轮盘机构，可转动地安装在所述壳体上；以及多个滤光片，在所述镜头的内侧安装在所述轮盘机构上，并位于同一圆周上，多个所述滤光片分别允许具有彼此不同的波长范围的光束透过，使得每个滤光片在随所述轮盘机构的转动移动到所述镜头的内侧时对来自于所述镜头的光束进行滤光；以及处理器，适用于基于来自于多个所述滤光片的光束分别生成由所述镜头拍摄的文物的多个照片；其中，多个所述照片中与所述文物的相同的指定位置对应的多个图像信息表征不同的光强，从而基于所述指定位置的多个图像信息获得所述指定位置的光谱曲线，以根据所述光谱曲线分析所述文物在所述指定位置的材质；上位机，与所述多光谱照相机的处理器通信连接，所述上位机包括：控制模块，被配置成向所述多光谱照相机的处理器发送控制所述轮盘机构转动的指令，以使装载在所述轮盘机构上的多个所述滤光片依次对准所述镜头并获取所述文物的多个照片；以及处理模块，被配置成接收来自所述多光谱照相机的处理器的与不同所述滤光片相对应的照片，并对所述文物的所述指定位置的多个图像信息进行拟合，以获得所述指定位置的光谱曲线；以及分析模块，根据所述光谱曲线分析所述文物在所述指定位置的材质，所述分析模块通过将所述指定位置的光谱曲线进行零均值化处理和归一化处理，以获得第一光谱序列，计算所述第一光谱序列的一阶和二阶中心差分序列并进行零均值化处理和归一化处理，以获得第二光谱序列，将所述第一光谱序列与所述第二光谱序列进行加权组合，以获得所述指定位置的特征向量，所述分析模块通过将所述指定位
置的特征向量与预先存储在所述上位机的存储器中的多种材质的参考特征向量进行比较确定所述文物的指定位置的材质。
[0005]根据本专利技术的实施例，所述处理模块被配置成接收来自所述多光谱照相机的处理器的与不同所述滤光片相对应的照片，对来自所述多光谱照相机的处理器的多个照片去除噪声，并判断多个照片是否全部为所述多光谱照相机与所述文物在同一相对位置处获得的所述文物的多个图像信息，若多个照片全部是所述多光谱照相机与所述文物在同一相对位置处获得的所述文物的多个图像信息，则判定多个照片匹配成功，并对所述文物的所述指定位置的多个图像信息进行拟合，以获得所述指定位置的光谱曲线，若多个照片不全部是所述多光谱照相机与所述文物在同一相对位置处获得的所述文物的多个图像信息，则通过所述控制模块向所述多光谱照相机的处理器发出指令，重新获取所述文物的多个照片。
[0006]根据本专利技术的实施例，所述处理模块通过滤波器对所述文物的多个照片去除噪声，并且分别提取多个照片上的特征信息，将分别与多个照片相对应的多组所述特征信息按照所述滤光片的波长范围从小到大的顺序排列，并将多组所述特征信息两两比对，判断多个照片是否全部为所述多光谱照相机与所述文物在同一相对位置处获得的所述文物的多个图像信息，若多个照片全部是所述多光谱照相机与所述文物在同一相对位置处获得的所述文物的多个图像信息，则判定多个照片匹配成功，若多个照片不全部是所述多光谱照相机与所述文物在同一相对位置处获得的所述文物的多个图像信息，则通过所述控制模块向所述多光谱照相机的处理器发出指令，重新获取所述文物的多个照片。
[0007]根据本专利技术的实施例，所述多光谱照相机成像系统还包括转台，所述转台与所述多光谱照相机通信连接；所述转台用于放置所述多光谱照相机，所述多光谱照相机面向所述文物设置，以获取所述文物的多个照片；或者，所述转台用于放置所述文物，所述多光谱照相机面向所述文物设置，以获取所述文物的多个照片。
[0008]根据本专利技术的实施例，所述多光谱照相机成像系统还包括光强传感器，适用于检测所述文物处的光强，所述处理模块根据所述光强传感器检测的所述光强对所述光谱曲线进行修正。
[0009]根据本专利技术的实施例，所述轮盘机构包括：转轴，可转动地安装在所述壳体的相对的底壳和面壳上；以及轮盘，安装在所述转轴上，所述轮盘上设有多个固定架，所述滤光片按照波长范围从小到大的顺序装载在所述固定架上，所述轮盘的转动在所述镜头的内侧实现具有不同波长的所述滤光片的转换。
[0010]根据本专利技术的实施例，所述滤光装置还包括：驱动组件，适用于驱动所述轮盘转动；以及光学检测组件，包括：光发射部件，适用于发射检测光束；以及光接收部件，设置在所述轮盘上，并被构造成接收来自于所述光发射部件的光束以确定装载在所述轮盘上的所述滤光片的当前所处位置。
[0011]根据本专利技术的实施例，所述驱动组件包括：步进电机，固定连接在所述底壳上；过渡齿轮，与所述步进电机的输出轴啮合，并与形成在所述轮盘外缘的轮齿啮合，使得所述步进电机通过所述过渡齿轮带动所述轮盘转动。
[0012]根据本专利技术的实施例，所述驱动组件还包括弹簧，所述弹簧一端与所述步进电机连接，另一端连接在所述底壳上，所述弹簧被构造成保持所述步进电机、所述过渡齿轮和所述轮盘依次啮合。
[0013]根据本专利技术的实施例，所述步进电机在所述处理器的控制下逆时针或者顺时针转动。
[0014]根据本专利技术的实施例，所述多光谱照相机还包括：自动调焦装置，所述自动调焦装置包括：调焦轮，所述调焦轮连接在所述镜头上，适用于调整所述镜头的焦距；第一微动开关，设置在所述调焦轮上，适用于确定所述调焦轮的第一位置；第二微动开关，设置在所述调焦轮上，适用于确定所述调焦轮的第二位置；其中，所述调焦轮在所述第一位置与所述第二位置之间转动。
[0015]根据本专利技术的实施例，所述轮盘设有适用于分别安装多个所述固定架的多个定位孔、以及适用于识别首个定位孔的识别孔。
[0016]根据本专利技术的实施例，所述面壳上可拆卸地安装有转接板，以便于更换所述滤光片。
[0017]根据本专利技术的实施例，所述壳体设置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于文物图像数据采集的多光谱照相机成像系统，其特征在于，包括：基于文物图像数据采集的多光谱照相机，包括：壳体；镜头，设置在所述壳体外侧；滤光装置，包括：轮盘机构，可转动地安装在所述壳体上；以及多个滤光片，在所述镜头的内侧安装在所述轮盘机构上，并位于同一圆周上，多个所述滤光片分别允许具有彼此不同的波长范围的光束透过，使得每个滤光片在随所述轮盘机构的转动移动到所述镜头的内侧时对来自于所述镜头的光束进行滤光；以及处理器，适用于基于来自于多个所述滤光片的光束分别生成由所述镜头拍摄的文物的多个照片；其中，多个所述照片中与所述文物的相同的指定位置对应的多个图像信息表征不同的光强，从而基于所述指定位置的多个图像信息获得所述指定位置的光谱曲线，以根据所述光谱曲线分析所述文物在所述指定位置的材质；上位机，与所述多光谱照相机的处理器通信连接，所述上位机包括：控制模块，被配置成向所述多光谱照相机的处理器发送控制所述轮盘机构转动的指令，以使装载在所述轮盘机构上的多个所述滤光片依次对准所述镜头并获取所述文物的多个照片；以及处理模块，被配置成接收来自所述多光谱照相机的处理器的与不同所述滤光片相对应的照片，并对所述文物的所述指定位置的多个图像信息进行拟合，以获得所述指定位置的光谱曲线；以及分析模块，根据所述光谱曲线分析所述文物在所述指定位置的材质，所述分析模块通过将所述指定位置的光谱曲线进行零均值化处理和归一化处理，以获得第一光谱序列，计算所述第一光谱序列的一阶和二阶中心差分序列并进行零均值化处理和归一化处理，以获得第二光谱序列，将所述第一光谱序列与所述第二光谱序列进行加权组合，以获得所述指定位置的特征向量，所述分析模块通过将所述指定位置的特征向量与预先存储在所述上位机的存储器中的多种材质的参考特征向量进行比较确定所述文物的指定位置的材质。2.根据权利要求1所述的基于文物图像数据采集的多光谱照相机成像系统，其特征在于，所述处理模块被配置成接收来自所述多光谱照相机的处理器的与不同所述滤光片相对应的照片，对来自所述多光谱照相机的处理器的多个照片去除噪声，并判断多个照片是否全部为所述多光谱照相机与所述文物在同一相对位置处获得的所述文物的多个图像信息，若多个照片全部是所述多光谱照相机与所述文物在同一相对位置处获得的所述文物的多个图像信息，则判定多个照片匹配成功，并对所述文物的所述指定位置的多个图像信息进行拟合，以获得所述指定位置的光谱曲线；若多个照片不全部是所述多光谱照相机与所述文物在同一相对位置处获得的所述文物的多个图像信息，则通过所述控制模块向所述多光谱照相机的处理器发出指令，重新获取所述文物的多个照片。3.根据权利要求2所述的基于文物图像数据采集的多光谱照相机成像系统，其特征在于，所述处理模块通过滤波器对所述文物的多个照片去除噪声，并且分别提取多个照片上
的特征信息，将分别与多个照片相对应的多组所述特征信息按照所述滤光片的波长范围从小到大的顺序排列，并将多组所述特征信息两两比对，判断多个照片是否全部为所述多光谱照相机与所述文物在同一相对位置处获得的所述文物的多个图像信息，若多个照片全部是所述多光谱照相机与所述文物在同一相对位置处获得的所述文物的多个图像信息，则判定多个照片匹配成功；若多个照片不全部是所述多光谱照相机与所述文物在同一相对位置处获...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩国民，杜鹏，闫升，金沛然，李程远，刘佳俊，田宁，王哲，李少纯，周阳，
申请(专利权)人：河南文数保智能科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：