專利名稱：基于無線嵌入式技術(shù)的植物冠層高光譜圖像采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于植物冠層圖像采集的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于無線嵌入式技術(shù)的植物冠層高光譜圖像采集系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
高光譜圖像技術(shù)是光譜分析技術(shù)和圖像處理技術(shù)在技術(shù)層面上的融合，基于這兩種技術(shù)的優(yōu)勢，高光譜圖像技術(shù)不僅能研究對象的色彩、外形、外置、紋理等外部特征，還能夠檢測研究對象的內(nèi)部成分，因此在軍事、醫(yī)藥和精細(xì)農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。近年來，使用高光譜圖像技術(shù)進(jìn)行植物生長信息的研究主要用在衛(wèi)星/航空遙感領(lǐng)域內(nèi)。通過衛(wèi)星/航空遙感獲得的高光譜圖像雖然探測波長范圍大，光譜信息充分，但其空間分辨能力有限，目前只能達(dá)到米級水平。這種高空光學(xué)探測方式比較適合大面積植物生長信息的探測和預(yù)報。目前，在地面上使用高光譜圖像技術(shù)對植物生長信息主要是應(yīng)用在科研院和學(xué)校的研究，包括室內(nèi)和室外兩種方式室內(nèi)研究適用于盆栽植物和離體的植物葉片、果實等，顯然這種方式只適合用于研究，很難直接應(yīng)用到生產(chǎn)實際中，離體的植物葉片、果實等信息并不能完全地反映植物的原始信息并且對植物造成破壞；室外研究必須將整套高光譜成像系統(tǒng)移動至大田里對植物進(jìn)行高光譜圖像采集，這種方式費時、費力。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的高光譜圖像采集方式的使用不方便、快速性差、可靠性較差、實用性不強的不足，本實用新型提供一種快速、無損、便捷、無線遠(yuǎn)程傳輸、可靠性良好、實用性強的基于無線嵌入式技術(shù)的植物冠層高光譜圖像采集系統(tǒng)。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種基于無線嵌入式技術(shù)的植物冠層高光譜圖像采集系統(tǒng)，包括采集終端、GPRS網(wǎng)絡(luò)和PC服務(wù)器，所述的采集終端由多個分布的高光譜圖像采集模塊、控制器和GPRS模塊組成，所述高光譜圖像采集模塊包括成像光譜儀、鏡頭和用以將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的圖像采集卡組成，所述鏡頭的視覺范圍覆蓋待監(jiān)測的植物冠層；所述鏡頭與所述成像光譜儀連接，所述成像光譜儀與所述圖像采集卡連接，所述圖像采集卡與所述控制器連接，所述控制器與所述GPRS模塊連接，所述GPRS模塊內(nèi)嵌有用于與hternet網(wǎng)絡(luò)連接并通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將高光譜圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至hternet網(wǎng)絡(luò)的TCP/IP協(xié)議，所述hternet網(wǎng)絡(luò)與用于通過訪問hternet網(wǎng)絡(luò)得到高光譜圖像數(shù)據(jù)的PC服務(wù)器連接。本實用新型的技術(shù)構(gòu)思為本系統(tǒng)以ARM模塊為核心，主要分為高光譜圖像采集和數(shù)據(jù)傳輸。高光譜圖像采集模塊包括成像光譜儀、鏡頭和圖像采集卡，能夠同時測得植株冠層的圖片信息和光譜信息，其中圖片信息可以反映出植株冠層的外部品質(zhì)特征，而光譜信息可以反映出植株冠層的內(nèi)部品質(zhì)特征，并將采集到的模擬信號通過圖像采集卡轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。數(shù)據(jù)傳輸部分主要是基于GPRS模塊，該模塊通過串口與ARM模塊完成通信，并且通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將高光譜圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至hternet網(wǎng)絡(luò)。本實用新型的有益效果主要表現(xiàn)在快速、無損、便捷、無線遠(yuǎn)程傳輸、可靠性良好、實用性強。

圖1是基于無線嵌入式技術(shù)的植物冠層高光譜圖像采集系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖；圖2是基于無線嵌入式技術(shù)的植物冠層高光譜圖像采集系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖；圖3是基于無線嵌入式技術(shù)的植物冠層高光譜圖像采集系統(tǒng)的程序流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步描述。參照圖1 圖3，一種基于無線嵌入式技術(shù)的植物冠層高光譜圖像采集系統(tǒng)，包括采集終端、GPRS網(wǎng)絡(luò)、Internet和PC服務(wù)器，所述的采集終端由多個分布的高光譜圖像采集模塊、控制器和GPRS模塊組成，所述高光譜圖像采集模塊包括成像光譜儀、鏡頭和用以將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的圖像采集卡組成，所述的控制器中嵌入Linux操作系統(tǒng)，所述GPRS模塊內(nèi)嵌有TCP/IP協(xié)議，能夠節(jié)省大量的系統(tǒng)處理時間，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將高光譜圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至hternet網(wǎng)絡(luò)，PC服務(wù)器通過訪問hternet就可以得到高光譜圖像數(shù)據(jù)。本實施例的控制器采用ARM模塊，并且內(nèi)嵌入Linux操作系統(tǒng)。用戶可以根據(jù)需要隨時啟動高光譜圖像采集模塊對植物冠層信息進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集到的數(shù)據(jù)信息會自動保存在SD卡中，用戶只需要將SD卡中的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到PC機就可以進(jìn)行后期的數(shù)據(jù)處理和分析研究；另外用戶還可以訪問hternet得到高光譜圖像數(shù)據(jù)，這就需要啟動GPRS無線網(wǎng)絡(luò)模塊和高光譜圖像采集模塊，首先高光譜圖像采集模塊對植物冠層進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將高光譜圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至hternet網(wǎng)絡(luò)，那么用戶就可以通過訪問hternet得到植物冠層的高光譜圖像數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了高光譜圖像無線遠(yuǎn)程傳輸。在圖1中，基于無線嵌入式技術(shù)的植物冠層高光譜圖像采集系統(tǒng)包括采集終端、GPRS網(wǎng)絡(luò)、hternet網(wǎng)絡(luò)和PC服務(wù)器，所述的采集終端由多個分布的高光譜圖像采集模塊、ARM模塊和GPRS模塊組成，所述高光譜圖像采集模塊包括成像光譜儀、鏡頭和用以將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的圖像采集卡組成，所述的ARM模塊中嵌入Linux操作系統(tǒng)，所述GPRS模塊內(nèi)嵌有TCP/IP協(xié)議，能夠節(jié)省大量的系統(tǒng)處理時間，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將高光譜圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至hternet網(wǎng)絡(luò)，PC服務(wù)器通過訪問hternet網(wǎng)絡(luò)就可以得到高光譜圖像數(shù)據(jù)。在圖2中，基于無線嵌入式技術(shù)的植物冠層高光譜圖像采集系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖包括ARM核心控制器、JTAG調(diào)試接口、高光譜圖像采集模塊、IXD觸摸屏顯示模塊、GPRS無線網(wǎng)絡(luò)模塊、NOR/NANDFlash存儲、SDRAM存儲、SD卡存儲、USB存儲、電源和復(fù)位電路，ARM核心控制器采用三星公司的基于ARM920T內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)的32位高速RISC嵌入式微處理器S3C2440,高光譜圖像采集模塊包括成像光譜儀、鏡頭和用以將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的圖像采集卡，其中成像光譜儀的型號為V10E-QE，在特定光譜域以高光譜分辨率同時獲得連續(xù)的植株冠層光譜圖像，其最根本的功能就是將光信號轉(zhuǎn)變成為有序的電信號，鏡頭的型號為0LE-23，實現(xiàn)變焦功能使得采集的圖像數(shù)據(jù)更加清晰，圖像采集卡為加拿大Matrox公司研制生產(chǎn)的Matrox Meteor II/^tandard圖像采集卡，它是對成像光譜儀采集到的模擬信號進(jìn)行數(shù)字化處理，GPRS無線網(wǎng)絡(luò)模塊采用的是SIEMENS公司生產(chǎn)的MC55模塊，它是一款適用于亞洲頻段的GPRS模塊，具有很高的可靠性，且內(nèi)嵌有TCP/IP協(xié)議，能夠節(jié)省大量的系統(tǒng)處理時間，NAND FLASH存儲選用K9F1208U0B，64Mbytes，主要用于存放內(nèi)核和文件系統(tǒng)，NOR FLASH存儲選用SST39VF1601，2Mbytes，主要用于存放B00TL0ADER(引導(dǎo)程序)，SDRAM內(nèi)存選用HY57V561620，32Mbytes，主要為內(nèi)核的運行提供空間。[0018] 圖3是基于無線嵌入式技術(shù)的植物冠層高光譜圖像采集系統(tǒng)的軟件流程圖。實現(xiàn)過程如下首先開始上電，初始化高光譜圖像采集模塊和GPRS無線網(wǎng)絡(luò)模塊，然后GPRS無線網(wǎng)絡(luò)模塊進(jìn)入等待狀態(tài)，直到接收到采集命令，否則GPRS無線網(wǎng)絡(luò)模塊一直處于等待狀態(tài)，那么相應(yīng)地啟動高光譜圖像采集模塊開始采集高光譜圖像，GPRS模塊開始連接固定域名，連接成功后開始傳輸高光譜圖像，直至圖像傳輸完畢。
權(quán)利要求1. 一種基于無線嵌入式技術(shù)的植物冠層高光譜圖像采集系統(tǒng)，其特征在于所述植物冠層高光譜圖像采集系統(tǒng)包括采集終端、GPRS網(wǎng)絡(luò)和PC服務(wù)器，所述的采集終端由多個分布的高光譜圖像采集模塊、控制器和GPRS模塊組成，所述高光譜圖像采集模塊包括成像光譜儀、鏡頭和用以將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的圖像采集卡組成，所述鏡頭的視覺范圍覆蓋待監(jiān)測的植物冠層；所述鏡頭與所述成像光譜儀連接，所述成像光譜儀與所述圖像采集卡連接，所述圖像采集卡與所述控制器連接，所述控制器與所述GPRS模塊連接，所述GPRS模塊內(nèi)嵌有用于與Internet網(wǎng)絡(luò)連接并通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將高光譜圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至hternet網(wǎng)絡(luò)的TCP/IP協(xié)議，所述化切?。。∮懢W(wǎng)絡(luò)與用于通過訪問hternet網(wǎng)絡(luò)得到高光譜圖像數(shù)據(jù)的PC服務(wù)器連接。
專利摘要一種基于無線嵌入式技術(shù)的植物冠層高光譜圖像采集系統(tǒng)，包括采集終端、GPRS網(wǎng)絡(luò)和PC服務(wù)器，采集終端由多個分布的高光譜圖像采集模塊、控制器和GPRS模塊組成，高光譜圖像采集模塊包括成像光譜儀、鏡頭和用以將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的圖像采集卡組成，鏡頭的視覺范圍覆蓋待監(jiān)測的植物冠層；鏡頭與成像光譜儀連接，成像光譜儀與圖像采集卡連接，圖像采集卡與控制器連接，控制器與GPRS模塊連接，GPRS模塊內(nèi)嵌有TCP/IP協(xié)議，Internet網(wǎng)絡(luò)與用于通過訪問Internet網(wǎng)絡(luò)得到高光譜圖像數(shù)據(jù)的PC服務(wù)器連接。本實用新型快速、無損、便捷、無線遠(yuǎn)程傳輸、可靠性良好、實用性強。
文檔編號G01N21/27GK202305398SQ20112027351
公開日2012年7月4日 申請日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者何勇, 馮雷, 陳雙雙 申請人:浙江大學(xué)