一种基于光谱特征的动态扫描检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于光谱特征的动态扫描检测装置及方法，该装置包括：发光器，与光谱特征数据处理器相连接；微机电系统扫描振镜，与光谱特征数据处理器相连接；光谱采集器，与光谱特征数据处理器相连接；光谱特征数据处理器，与发光器、微机电系统扫描振镜、光谱采集器及物质光谱检测器相连接；从相关特征数据集中提取各个特征数据；物质光谱检测器，与光谱特征数据处理器相连接。本发明专利技术对多组高光谱数据整体综合处理与分析，从整体水平得到检测物质的成分特性，实现了高效且精准的物质检测识别。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光谱特征的动态扫描检测装置及方法
本专利技术涉及物质检测的
，尤其涉及一种基于光谱特征的动态扫描检测装置及方法。
技术介绍
光谱分析实现对物质的检测具有灵敏度高、检测迅速的优点，光谱分析指根据物质的光谱来鉴别物质及确定它的化学组成和相对含量的方法。历史上曾通过光谱分析发现了许多新元素，如铷、铯、氦等。是基于物质与辐射作用时，测量由物质内部发生的能级跃迁而产生的发射、吸收或散射的波长和强度，以此鉴别物质化学组成以及相对含量。因此，光谱分析中数据的采集非常重要，其数据好坏直接影响到物质分析结果的精准性。传统的光谱特征识别方法是采集被测物体某个固定区域的高光谱数据，通过重新组合和优化建立反映物质综合信息的新特征，然后利用不同检测对象的聚类或大规模数据的分析建模来完成对不同物体的识别和分类。但是该方法存在一定的局限性，由于检测对象的结构和物质分布一般是不均匀的，在不同区域采集得的高光谱数据存在着一定的差异，即在对结构或成分较复杂的对象进行光谱检测的时候，实际采集的数据与建立模型时采集的数据存在明显差异，最终导致原本建立的模型无法就对象进行准确识别。利用光谱对物质进行检测中准确度是衡量检测系统好坏的重要指标之一，对于结构或成分组成较复杂的对象，只采集某个固定区域的光谱数据进行检测对象的整体判断，是非常片面且不严谨的，固定区域信息的采集的容易导致错判，可能会影响到后续对该物质特性的判定。因此，如何提供一种增加对检测对象有效信息采集的光谱检测系统，解决识别准确度低的方案是本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于光谱特征的动态扫描检测装置及方法，解决现有技术中只采集物体某个固定区域的光谱数据进行检测对象的整体判断，造成物质检测结果片面且不严谨的技术问题。为达到上述目的，本专利技术提供一种基于光谱特征的动态扫描检测装置，其特征在于，包括：发光器、微机电系统扫描振镜、光谱采集器、光谱特征数据处理器及物质光谱检测器，其中，所述发光器，与光谱特征数据处理器相连接，发射入射光线照射至所述微机电系统扫描振镜上；所述微机电系统扫描振镜，与所述光谱特征数据处理器相连接，以预设的偏转角调整方式调整所述微机电系统扫描振镜的偏转角度；所述光谱采集器，与所述光谱特征数据处理器相连接，采集扫描检测区域在各个所述偏转角度下的高光谱数据；所述光谱特征数据处理器，与所述发光器、微机电系统扫描振镜、光谱采集器及物质光谱检测器相连接，建立所述扫描检测区域与高光谱数据对应的空间关系高光谱数据集，提取特征数据形成多维特征向量集；所述物质光谱检测器，与所述光谱特征数据处理器相连接，将所述多维特征向量集中各个特征点与标准物质与之对应梯度层的特征点匹配形成特征点匹配对；计算所述特征点匹配对的相似度，根据所述相似度确定所述扫描检测区域内的物质特性。可选地，所述微机电系统扫描振镜，用于以预设的初始偏转角度将所述入射光线偏转至扫描检测区域；以预设的偏转角调整方式调整所述微机电系统扫描振镜的偏转角度；所述光谱特征数据处理器，用于基于所述扫描检测区域、偏转角度及高光谱数据建立所述扫描检测区域与高光谱数据对应的空间关系高光谱数据集；根据预设的非相关噪声特征消去所述空间关系高光谱数据集中非相关的高光谱数据，得到相关特征数据集；从所述相关特征数据集中提取各个特征数据，根据所述特征数据生成尺度空间并构建差分金字塔，查找所述尺度空间中不受尺度影响的极值点作为特征数据集关键点；利用关键点邻域特征的梯度分布来为每个所述关键点分配一个方向，形成描述所述相关特征数据集局部梯度特征的多维特征向量集；所述物质光谱检测器，用于将所述多维特征向量集中各个特征点与标准物质在尺度空间中与之对应梯度层的特征点匹配形成特征点匹配对；计算所述特征点匹配对的相似度，当所述相似度达到或超过预设的相似度阈值时，确定所述扫描检测区域内的物质即为所述标准物质。可选地，所述微机电系统扫描振镜，包括：偏转角调整方式获取单元及偏转角度调整单元；其中，所述偏转角调整方式获取单元，与所述偏转角度调整单元相连接，接收所述扫描检测区域内待检测物体的形状信息，根据所述待检测物体的形状信息对比预设的物体形状信息与偏转角调整方式对应关系得到检测所述待检测物体的偏转角调整方式；所述偏转角度调整单元，与所述偏转角调整方式获取单元及光谱特征数据处理器相连接，以检测所述待检测物体的偏转角调整方式调整所述微机电系统扫描振镜的偏转角度。可选地，所述光谱特征数据处理器，包括：空间关系高光谱数据集处理单元、相关特征数据集清理单元及多维特征向量集生成单元；其中，所述空间关系高光谱数据集处理单元，与所述发光器、微机电系统扫描振镜、光谱采集器及相关特征数据集清理单元相连接，基于所述扫描检测区域、偏转角度及高光谱数据建立所述扫描检测区域与高光谱数据对应的空间关系高光谱数据集；所述相关特征数据集清理单元，与所述空间关系高光谱数据集处理单元及多维特征向量集生成单元相连接，根据预设的非相关噪声特征消去所述空间关系高光谱数据集中非相关的高光谱数据；所述多维特征向量集生成单元，与所述相关特征数据集清理单元及物质光谱检测器相连接，将处于不同区域的同一类特征作为一个矩阵，不同特征的各个层组成三维特征数据集，利用局部特性对所述三维特征数据集中的特征层进行模糊及降采样处理，得到相关特征数据集；从所述相关特征数据集中提取各个特征数据，根据所述特征数据生成尺度空间并构建差分金字塔，查找所述尺度空间中不受尺度影响的极值点作为特征数据集关键点；利用关键点邻域特征的梯度分布来为每个所述关键点分配一个方向，形成描述所述相关特征数据集局部梯度特征的多维特征向量集。可选地，所述物质光谱检测器，包括：光谱数据特征点匹配对单元、光谱数据特征点匹配对清理单元及物质判定单元；其中，所述光谱数据特征点匹配对单元，与所述光谱数据特征点匹配对清理单元及光谱特征数据处理器相连接，将所述多维特征向量集中各个特征点与标准物质在尺度空间中与之对应梯度层的特征点匹配形成特征点匹配对；所述光谱数据特征点匹配对清理单元，与所述光谱数据特征点匹配对单元及物质判定单元相连接，将所述特征点的位置、角度和尺度与所述标准物质的对应特征点对比，滤去误差超过预设误差阈值的误匹配特征点，得到准确的特征点匹配对；所述物质判定单元，与所述光谱数据特征点匹配对清理单元相连接，计算所述准确的特征点匹配对的相似度，当所述相似度达到或超过预设的相似度阈值时，确定所述扫描检测区域内的物质即为所述标准物质。另一方面，本专利技术还提供一种基于光谱特征的动态扫描检测方法，包括：将发光器发射的入射光线照射在微机电系统扫描振镜上；以预设的偏转角调整方式调整所述微机电系统扫描振镜的偏转角度；采集所述扫描检测区域在各个所述偏转角度下的高光谱数据；建立所述扫描检测区域与高光谱数据对应的空间关系高光谱数据集，提取特征数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光谱特征的动态扫描检测装置，其特征在于，包括：发光器、微机电系统扫描振镜、光谱采集器、光谱特征数据处理器及物质光谱检测器，其中，/n所述发光器，与光谱特征数据处理器相连接，发射入射光线照射至所述微机电系统扫描振镜上；/n所述微机电系统扫描振镜，与所述光谱特征数据处理器相连接，以预设的偏转角调整方式调整所述微机电系统扫描振镜的偏转角度；/n所述光谱采集器，与所述光谱特征数据处理器相连接，采集扫描检测区域在各个所述偏转角度下的高光谱数据；/n所述光谱特征数据处理器，与所述发光器、微机电系统扫描振镜、光谱采集器及物质光谱检测器相连接，建立所述扫描检测区域与高光谱数据对应的空间关系高光谱数据集，提取特征数据形成多维特征向量集；/n所述物质光谱检测器，与所述光谱特征数据处理器相连接，将所述多维特征向量集中各个特征点与标准物质与之对应梯度层的特征点匹配形成特征点匹配对；计算所述特征点匹配对的相似度，根据所述相似度确定所述扫描检测区域内的物质特性。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于光谱特征的动态扫描检测装置，其特征在于，包括：发光器、微机电系统扫描振镜、光谱采集器、光谱特征数据处理器及物质光谱检测器，其中，
所述发光器，与光谱特征数据处理器相连接，发射入射光线照射至所述微机电系统扫描振镜上；
所述微机电系统扫描振镜，与所述光谱特征数据处理器相连接，以预设的偏转角调整方式调整所述微机电系统扫描振镜的偏转角度；
所述光谱采集器，与所述光谱特征数据处理器相连接，采集扫描检测区域在各个所述偏转角度下的高光谱数据；
所述光谱特征数据处理器，与所述发光器、微机电系统扫描振镜、光谱采集器及物质光谱检测器相连接，建立所述扫描检测区域与高光谱数据对应的空间关系高光谱数据集，提取特征数据形成多维特征向量集；
所述物质光谱检测器，与所述光谱特征数据处理器相连接，将所述多维特征向量集中各个特征点与标准物质与之对应梯度层的特征点匹配形成特征点匹配对；计算所述特征点匹配对的相似度，根据所述相似度确定所述扫描检测区域内的物质特性。


2.根据权利要求1所述基于光谱特征的动态扫描检测装置，其特征在于，
所述微机电系统扫描振镜，用于以预设的初始偏转角度将所述入射光线偏转至扫描检测区域；以预设的偏转角调整方式调整所述微机电系统扫描振镜的偏转角度；
所述光谱特征数据处理器，用于基于所述扫描检测区域、偏转角度及高光谱数据建立所述扫描检测区域与高光谱数据对应的空间关系高光谱数据集；根据预设的非相关噪声特征消去所述空间关系高光谱数据集中非相关的高光谱数据，得到相关特征数据集；
从所述相关特征数据集中提取各个特征数据，根据所述特征数据生成尺度空间并构建差分金字塔，查找所述尺度空间中不受尺度影响的极值点作为特征数据集关键点；利用关键点邻域特征的梯度分布来为每个所述关键点分配一个方向，形成描述所述相关特征数据集局部梯度特征的多维特征向量集；
所述物质光谱检测器，用于将所述多维特征向量集中各个特征点与标准物质在尺度空间中与之对应梯度层的特征点匹配形成特征点匹配对；计算所述特征点匹配对的相似度，当所述相似度达到或超过预设的相似度阈值时，确定所述扫描检测区域内的物质即为所述标准物质。


3.根据权利要求2所述的基于光谱特征的动态扫描检测装置，其特征在于，所述微机电系统扫描振镜，包括：偏转角调整方式获取单元及偏转角度调整单元；其中，
所述偏转角调整方式获取单元，与所述偏转角度调整单元相连接，接收所述扫描检测区域内待检测物体的形状信息，根据所述待检测物体的形状信息对比预设的物体形状信息与偏转角调整方式对应关系得到检测所述待检测物体的偏转角调整方式；
所述偏转角度调整单元，与所述偏转角调整方式获取单元及光谱特征数据处理器相连接，以检测所述待检测物体的偏转角调整方式调整所述微机电系统扫描振镜的偏转角度。


4.根据权利要求2所述的基于光谱特征的动态扫描检测装置，其特征在于，所述光谱特征数据处理器，包括：空间关系高光谱数据集处理单元、相关特征数据集清理单元及多维特征向量集生成单元；其中，
所述空间关系高光谱数据集处理单元，与所述发光器、微机电系统扫描振镜、光谱采集器及相关特征数据集清理单元相连接，基于所述扫描检测区域、偏转角度及高光谱数据建立所述扫描检测区域与高光谱数据对应的空间关系高光谱数据集；
所述相关特征数据集清理单元，与所述空间关系高光谱数据集处理单元及多维特征向量集生成单元相连接，根据预设的非相关噪声特征消去所述空间关系高光谱数据集中非相关的高光谱数据；
所述多维特征向量集生成单元，与所述相关特征数据集清理单元及物质光谱检测器相连接，将处于不同区域的同一类特征作为一个矩阵，不同特征的各个层组成三维特征数据集，利用局部特性对所述三维特征数据集中的特征层进行模糊及降采样处理，得到相关特征数据集；
从所述相关特征数据集中提取各个特征数据，根据所述特征数据生成尺度空间并构建差分金字塔，查找所述尺度空间中不受尺度影响的极值点作为特征数据集关键点；利用关键点邻域特征的梯度分布来为每个所述关键点分配一个方向，形成描述所述相关特征数据集局部梯度特征的多维特征向量集。


5.根据权利要求1至4中任意一项所述的基于光谱特征的动态扫描检测装置，其特征在于，所述物质光谱检测器，包括：光谱数据特征点匹配对单元、光谱数据特征点匹配对清理单元及物...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄杜焕，王星泽，
申请(专利权)人：合刃科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44