手机程控多光谱成像装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种手机程控多光谱成像方法及装置，该发明专利技术基于电动旋转式多光谱成像装置的光谱分光功能，利用智能手机自备的成像镜头、面阵探测器及配套电路及触摸屏，匹配配套的电动旋转式多光谱成像组件，选择进入智能手机成像相机的波长，从而实现对不同光谱进行成像，辅以手机端软件完成光谱成像数据实时采集及分析应用，可普及应用到人们的日常生活中。

【技术实现步骤摘要】
手机程控多光谱成像装置
本专利属于光谱成像
，尤其涉及一种手机程控多光谱成像方法及装置,该装置基于手机自带照像功能模块实现多光谱成像的方法及装置，装置结构简单、成本低廉，匹配APP处理软件后操作及处理十分方便、快捷，特别适用于日常生活中文物及物证鉴别、化妆品评估、假冒伪劣鉴别、农产品质量鉴别、食品安全检测、环境监测等应用领域。
技术介绍
形态测量和光谱测量是研究地物结构和成份的主要方法，其基于不同地物目标的光谱特征，以及各不相同微粒的尺寸和形状实现物质分析、鉴别等应用。光谱成像仪能在获取所观测目标二维空间信息的同时，获取目标像素的特定光谱信息，能更有效地区分和识别目标，在文物及物证鉴别、化妆品评估、假冒伪劣鉴别、农产品质量鉴别、食品安全检测、环境监测等应用领域均有重要应用价值。在过去三十年里，光谱成像技术获得巨大的发展，在军民多领域发挥了重要的作用，但是，由于绝大多数光谱成像仪器均属于专用精密光学仪器，采用专用的成像、分光、探测器、电路、显示外设及机械等模块，导致仪器体积大、重量重、价格高。这类仪器通常在航空航天等平台以及专用实验室应用，为满足现场及野外检测等方面的应用需求，光谱成像仪也开始出现相应便携式产品，向微小型化的趋势发展，但仍然无法普及应用到人们的日常生活中。近年来，随着移动互联网时代的到来，以手机为代表的移动设备已发展为广泛应用的智能数据终端，各种与手机结合的设备不断推出，可以完成各种数据的采集、分析等。国内外研究人员已经开始对手机光谱仪、光谱成像仪的研发。如专利—手机光谱仪模块及具有该手机光谱仪模块的手机光谱仪(201410248090.6)，将采光狭缝、准直光学、光栅集成小型模块，与手机光学镜头及传感器相结合，完成光谱采集功能，是一种较为新颖的专利技术。该专利技术主要涉及的是小型的光谱仪模块，与手机结合后可探测光谱信息，但同时会失去手机的成像功能。专利—一种可采集高光谱图像的光谱的智能手机(201220532859.3)，将背照式摄像头、液晶光阀模组以及白光LED嵌入智能手机，实现光谱成像。该专利技术主要部件需与手机相集成，形成专业的光谱成像手机。专利—基于手机的显微光谱成像系统(201610458232.0)将手机、光源、光谱仪、样品台集成，手机显微成像的光谱系统。该专利技术手机的功能仅用作显微成像，其光源、光谱仪、样品台等形成独立的系统，且显微图像及光谱数据没有实现同步获取。本专利提供的一种手机程控多光谱成像方法及装置，采用标准定标板现场参比成像及定标方法，利用自带成像镜头、面阵探测器及配套电路及屏幕的手机，设计基于滤光片组件的电动旋转式多光谱成像装置，辅以手机端软件，实现光谱成像数据实时采集及分析应用，可普及应用到人们的日常生活中各光谱应用领域中。
技术实现思路
本专利的目的是提供一种电动旋转式多光谱成像装置,该装置采用电动转台来旋转轻型滤光片轮，基于手机自带照像功能模块，实现多光谱成像的方法及装置。其主要特点在于采用标准定标板现场参比成像及定标，通过电动转台来旋转滤光片选择成像光谱谱段、利用手机自带的成像镜头、面阵探测器及配套电路、手机端软件完成成像，手机屏幕完成交互控制及显示实现多光谱成像及应用分析。多光谱成像方法为：首先在需要成像的目标附近放置好定标好的标准板，打开手机多光谱成像APP软件，调节好手机镜头使成像目标成像清晰；然后按方法依次获取手机成像模块的暗背景图像、多光谱成像图像，并将图像处理为灰度的单色图像；再次调用暗背景图像及多光谱成像图像、标准板定标数据，对图像进行预处理，有效减小成像模块成像参数不同、以及光照与场景不同引起的成像误差；最后调用应用模型完成多光谱图像的应用分析处理，实现在日常生活中文物及物证鉴别、化妆品评估、假冒伪劣鉴别、农产品质量鉴别、食品安全检测、环境监测等应用领域的实时应用目的。本专利提供了一种手机程控多光谱成像方法及装置，该装置由智能手机1、电动旋转式多光谱成像装置2、定标板3、被测目标4、照明光源5组成，首先将电动旋转式多光谱成像装置2固定于便携式手机1上，电动旋转式多光谱成像装置2通过数据控制线与便携式手机1相连,便携式手机1通过手机多光谱成像APP发出指令来驱动电动旋转式多光谱成像装置2的电机进行转动,同时照明光源5以一定角度照明目标4及定标板3，将固定了电动旋转式多光谱成像装置2的智能手机1对其进行拍照，通过电动旋转式多光谱成像装置2中一系列滤光区域获取多光谱图像，结合获取的暗电平图像及定标板标定数据对多光谱图像进行预处理，有效减小成像模块成像参数不同、以及光照与场景不同引起的成像误差后，再调用应用模型完成多光谱图像的应用分析。其中电动旋转式多光谱成像装置2主要包括：手机配套罩2-1、电机驱动的旋转轮盘安装座2-2、环型滤光片2-3、旋转电机2-4、电机控制电路板2-5、保护罩2-6及第一固定结构2-7、第二固定结构2-8组成。其中环型透光片2-3的不同区域等效为透过不同的波长的滤光片。环形滤光片分为等间距的n个不同光谱的滤光区域，其滤光中心波长根据应用设计为λ1～λn；每个滤光区域面积相同且与手机镜头通光孔径口径相匹配，略大于手机镜头的通光孔径，不影响手机成像模块的感光成像。利用第一固定结构2-7将环型滤光片2-3安装于电机驱动的旋转轮盘安装座2-2上，利用第二固定结构2-8将电机驱动的旋转轮盘安装座2-2固定于手机配套罩2-1上；旋转电机2-4及电机控制电路板2-5均通过螺钉安装于电机驱动的旋转轮盘安装座2-2上；保护罩2-6通过紧密配合的方式安装于电机驱动的旋转轮盘安装座2-2上实现对环型滤光片2-2的保护。电机控制电路板2-5用数据控制线分别连接旋转电机2-4及便携式手机1，根据应用需求,通过手机多成像APP选择成像波长，便携式手机1通过手机多光谱成像APP发出指令，指令由电机控制电路板2-5接收后,电机控制电路板2-5来控制旋转电机2-4驱动固定其上的环型滤光片2-3旋转，使选择成像光谱的滤光功能区域对应手机成像镜头感光位置，同时返回运动量及最终位置信息,确认是否旋转至目标区域,在利用相机进行成像,从而实现多光谱成像；多光谱成像工作步骤具体如下：1、电动旋转式多光谱成像装置2固定于便携式手机1上，同时将转台控制线与便携式手机1相连，选择定标好的标准板3，选择装载好对应的标定数据；2、首先在成像目标处放置好定标板3，采用自然光或照明光源5以一定角度同时照亮成像目标及定标板3，打开手机多光谱成像APP，调节好手机镜头使成像目标成像清晰；3、按应用需求选择成像谱段λ1～λn，根据程序控制依次将电动旋转式多光谱成像装置2旋转至相应滤光装置处，获取成像目标及定标板的图像，根据软件提示，分别将对应波长及其图像存储于手机中；即首先将环型滤光片2-3的波长λ1滤光片区域旋转至手机的成像镜头前，自动调好适宜的成像参数成像，记录下图像及相应的成像参数，该图像是波长λ1的光谱图像；程序控制电机驱动的旋转轮盘2-1旋转,将其旋转至可旋环型滤光片2-3波长λ2滤光区域处于手机的成像镜头前，再次进行成像，该图像是波长λ2的光谱图像；……；依次进行图像采集，最终完成波长为λ1～λn的多光谱图像采集；4、将电动旋转式多光谱成像装置2旋转至遮光装置，选择暗背本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种手机程控多光谱成像装置，由智能手机(1)、电动旋转式多光谱成像装置(2)、定标板(3)、被测目标(4)、照明光源(5)组成，其特征在于：首先将电动旋转式多光谱成像装置(2)固定于便携式手机(1)上，电动旋转式多光谱成像装置(2)通过数据控制线与便携式手机(1)相连,便携式手机(1)通过手机多光谱成像APP发出指令来驱动电动旋转式多光谱成像装置(2)的电机进行转动,同时照明光源(5)以一定角度照明目标(4)及定标板(3)，将固定了电动旋转式多光谱成像装置(2)的智能手机(1)对其进行拍照，通过电动旋转式多光谱成像装置(2)中一系列滤光区域获取多光谱图像，结合获取的暗电平图像及定标板标定数据对多光谱图像进行预处理，有效减小成像模块成像参数不同、以及光照与场景不同引起的成像误差后，再调用应用模型完成多光谱图像的应用分析。

【技术特征摘要】
1.一种手机程控多光谱成像装置，由智能手机(1)、电动旋转式多光谱成像装置(2)、定标板(3)、被测目标(4)、照明光源(5)组成，其特征在于：首先将电动旋转式多光谱成像装置(2)固定于便携式手机(1)上，电动旋转式多光谱成像装置(2)通过数据控制线与便携式手机(1)相连,便携式手机(1)通过手机多光谱成像APP发出指令来驱动电动旋转式多光谱成像装置(2)的电机进行转动,同时照明光源(5)以一定角度照明目标(4)及定标板(3)，将固定了电动旋转式多光谱成像装置(2)的智能手机(1)对其进行拍照，通过电动旋转式多光谱成像装置(2)中一系列滤光区域获取多光谱图像，结合获取的暗电平图像及定标板标定数据对多光谱图像进行预处理，有效减小成像模块成像参数不同、以及光照与场景不同引起的成像误差后，再调用应用模型完成多光谱图像的应用分析。2.根据权利要求1所述的一种手机程控多光谱成像装置，其特征在于：所述的电动旋转式多光谱成像装置(2)由手机配套罩(2-1)、电机驱动的旋转轮盘安装座(2-2)、环型滤光片(2-3)、旋转电机(2-4)、电机控制电路板(2-5)、保护罩(2-6)及第一固定结构(2-7)、第二固定结构(2-8)组成；利用第一固定结构(2-7)将环型滤光片(2-3)安装于电机驱动的旋转轮盘安装座(2-2)上，利用第二固定结构(2-8)将电机驱动的旋转轮盘安装座(2-2)固定于手机配套罩(2-1)上；旋转电机(2-4)及电机控制电路板(2-5)均通过螺钉安装于电机驱动的旋转轮盘安装座(2-2)上；保护罩(2-6)通过紧密配合的方式安装于电机驱动的旋转轮盘安装座(2-2)上实现对环型滤光片(2-3)的保护；其中电机控制电路板(2-5)用数据控制线分别连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：何志平，吴金才，徐睿，王天洪，李春来，万文智，舒嵘，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：新型
国别省市：上海,31