農用便攜式一體化光譜裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種農用便攜式一體化光譜裝置，包含實物圖像獲取組件、光譜圖像獲取組件和CCD傳感器。實物圖像獲取組件包含反射鏡、成像透鏡和反射鏡組，光譜圖像獲取組件包含半透半反鏡、成像透鏡、光闌、準直鏡、衍射光柵和反射鏡組。實物圖像獲取組件和光譜圖像獲取組件的最后光線經過反射鏡組改變光路后照射在CCD傳感器上，從而同時獲得農作物的實物圖像與光譜圖像。本實用新型在獲取農作物生長照片的同時獲取其生長光譜數據，將可以利用光譜圖像信息完成農作物病蟲害識別及獲取長勢判斷等有用信息。此外，本實用新型體積小方便于攜帶，一體化方便田間使用，成本低便于大范圍推廣。
【專利說明】農用便攜式一體化光譜裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及光學成像【技術領域】，具體是涉及一種利用半透半反鏡、反射鏡、光闌、成像透鏡、準直鏡、衍射光柵、光學棱鏡和CCD傳感器通過對光線處理獲得農作物實物圖像和光譜圖像的成像裝置。
【背景技術】
[0002]農作物生長信息的獲取一直是農作物生產過程中的重要因素。傳統(tǒng)的獲取方法是采用數碼相機捕捉對象的實物圖像，在實驗室再進行對比與分析。這種方法無法獲得準確可靠的農作物生長情況信息:一是相機拍攝的測試目標的實物圖像可辨識度依賴于圖像捕獲位置的照明條件，若圖像捕獲位置的照明條件不良，目標實物圖像的可辨識度會大大下降，對圖像的分析也會受到很大影響；二是數碼相機僅僅提供目標的實物圖像，未提供目標的光譜圖像，并不能完全體現其內部病害的變化；此外，現有的數碼相機與光譜探測儀是分離的，同時兩者很不方便，體積大且操作繁瑣。
[0003]光譜成像技術結合了空間成像系統(tǒng)和光譜探測系統(tǒng)的功能，可以同時從光譜維和空間維獲取被測目標的信息。在農業(yè)工程中，多應用在作物病害診斷、農產品品質檢測、作物生長狀態(tài)監(jiān)測等。因此，如何設計出一種能夠同時獲取農作物實物圖像與光譜圖像，且便于攜帶的裝置，正是實用新型人所面臨的問題。

【發(fā)明內容】

[0004]為克服現有技術的不足，本實用新型提供一種農用便攜式一體化光譜裝置，該光譜裝置通過采集植株的圖像信息，提供實時的實物圖像和光譜圖像，極大地提高采集農作物生長信息的效率。
[0005]本實用新型解決其技術問題采用的技術方案是:一種農用便攜式一體化光譜裝置，包含光譜圖像獲取組件、實物圖像獲取組件和CXD傳感器，光譜圖像獲取組件的光軸與實物圖像獲取組件的光軸平行且不重合，光譜圖像獲取組件由半透半反鏡、第一成像透鏡、光闌、準直鏡、衍射光柵、第二成像透鏡和第一反射鏡組組成，上述光譜圖像獲取組件的各部件共光軸依次排列；實物圖像獲取組件由第一反射鏡、第三成像透鏡和第二反射鏡組組成，上述實物圖像獲取組件的各部件沿共光軸依次排列；(XD傳感器置于第一反射鏡組和第二反射鏡組之后，并能接收來自第一反射鏡組和第二反射鏡組的光。
[0006]攜帶農作物圖像信息的光經過半透半反鏡后分為兩束，一束為透射光，一束為反射光，透射光經過第一成像透鏡成像后出射，其出射的光經過光闌后進入準直鏡，光路變準直后經過衍射光柵后進入第二成像透鏡成像，再經過第一反射鏡組改變光路后被CXD傳感器接收。
[0007]半透半反鏡與光譜圖像獲取組件的光軸的夾角為45±5度。
[0008]第一反射鏡組由第二反射鏡和第三反射鏡組成，第二反射鏡和第三反射鏡平行，經第二成像透鏡出射的光經第二反射鏡反射到第三反射鏡，再被第三反射鏡反射，被CXD傳感器接收。
[0009]第二反射鏡組由第四反射鏡和第五反射鏡組成，第四反射鏡和第五反射鏡平行，經第三成像透鏡出射的光經第四反射鏡反射到第五反射鏡，再被第五反射鏡反射，被CXD傳感器接收。
[0010]半透半反鏡與第一反射鏡平行。
[0011]反射光被第一反射鏡接收反射到第三成像透鏡，經第三成像透鏡出射的光經過第二反射鏡組改變光路后被CXD傳感器接收。
[0012]本實用新型的有益效果是:同時獲得目標植株的實物圖像與光譜圖像，為監(jiān)測農作物生長情況提供外部圖像與光譜信息，可為農作物的病蟲害診斷提供分析數據；此外，本實用新型將實物圖像與光譜圖像的獲得合二為一，避免再攜帶繁重的光譜檢測裝置，且體積小方便攜帶，一體化方便田間使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合具體實施例，進一步闡述本實用新型。應理解，這些實施例僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。此外應理解，在閱讀了本實用新型講授的內容之后，本領域技術人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣落在申請所附權利要求書所限定的范圍。
[0015]如圖1所示，一種農用便攜式一體化光譜裝置，包含光譜圖像獲取組件、實物圖像獲取組件和CXD傳感器11，光譜圖像獲取組件的光軸與實物圖像獲取組件的光軸平行且不重合。光譜圖像獲取組件由半透半反鏡1、第一成像透鏡3、光闌4、準直鏡5、衍射光柵6、第二成像透鏡7和第一反射鏡組9組成，上述光譜圖像獲取組件的各部件共光軸依次排列；實物圖像獲取組件由第一反射鏡2、第三成像透鏡8和第二反射鏡組10組成，上述實物圖像獲取組件的各部件沿共光軸依次排列；(XD傳感器11置于第一反射鏡組9和第二反射鏡組10之后，并能接收來自第一反射鏡組9和第二反射鏡組10的光。
[0016]半透半反鏡I與光譜圖像獲取組件的光軸夾角為45度，半透半反鏡I和第一反射鏡2平行放置。
[0017]攜帶農作物圖像信息的光經過半透半反鏡I后分為兩束，一束為透射光，一束為反射光。透射光成為光譜圖像的光線來源。反射光改變路徑后經過第一反射鏡2反射后再次改變路徑，成為實物圖像的光線來源。
[0018]半透半反鏡I透射的透射光構成光譜圖像的光線來源。光線經過第一成像透鏡3后，光闌4對進入的光線進行限制來控制成像范圍改善圖像質量，光闌4可采用ZT-GL22可調光闌，通光孔徑調整范圍為Φ 1.2mm — Φ22mm，外徑36mm，厚度6mm，葉片數10片。經過光闌4后光線經過準直鏡5將光束變得準直，再經過衍射光柵6后，出射光經過第二成像透鏡7后進入第一反射鏡組9。
[0019]第一反射鏡組(9)由第二反射鏡9-1和第三反射鏡9-2組成，第二反射鏡9_1和第三反射鏡9-2平行，第二反射鏡9-1和第三反射鏡9-2與光譜圖像獲取組件的光軸夾角均為45度，經第二成像透鏡7出射的光經第二反射鏡9-1反射到第三反射鏡9-2，再被第三反射鏡9-2反射，被CXD傳感器11接收。
[0020]經過第一反射鏡2再次反射的反射光構成實物圖像的光線來源。反射光經過第三成像透鏡8出射的光進入第二反射鏡組10。
[0021]第二反射鏡組10由第四反射鏡10-1和第五反射鏡10-2組成，第四反射鏡10_1和第五反射鏡10-2平行，第四反射鏡10-1和第五反射鏡10-2與實物圖像獲取組件的光軸夾角均為45度，經第三成像透鏡8出射的光經第四反射鏡10-1反射到第五反射鏡10-2，再被第五反射鏡10-2反射,被(XD傳感器11接收。
[0022]CXD傳感器11可采用T⑶2700C，感光單元數量為7500個X 3行，感光單元大小為SymXSum (相鄰像元中心距為8 μ m)，CXD傳感器11接收來自第二反射鏡組10和第一反射鏡組9的光線，形成既有實物圖像又有光譜圖像的圖像。
【權利要求】
1.一種農用便攜式一體化光譜裝置，其特征在于:包含光譜圖像獲取組件、實物圖像獲取組件和CXD傳感器(11)，光譜圖像獲取組件的光軸與實物圖像獲取組件的光軸平行且不重合，光譜圖像獲取組件由半透半反鏡(I)、第一成像透鏡(3)、光闌(4)、準直鏡(5)、衍射光柵出)、第二成像透鏡(7)和第一反射鏡組(9)組成，上述光譜圖像獲取組件的各部件共光軸依次排列；實物圖像獲取組件由第一反射鏡(2)、第三成像透鏡(8)和第二反射鏡組(10)組成，上述實物圖像獲取組件的各部件沿共光軸依次排列；(XD傳感器(11)置于第一反射鏡組(9)和第二反射鏡組(10)之后，并能接收來自第一反射鏡組(9)和第二反射鏡組(10)的光； 攜帶農作物圖像信息的光經過半透半反鏡(I)后分為兩束，一束為透射光，一束為反射光，透射光經過第一成像透鏡(3)成像后出射，其出射的光經過光闌(4)后進入準直鏡(5)，光路變準直后經過衍射光柵(6)后進入第二成像透鏡(7)成像，再經過第一反射鏡組(9)改變光路后被CCD傳感器(11)接收； 反射光被第一反射鏡(2)接收反射到第三成像透鏡(8)，經第三成像透鏡(8)出射的光經過第二反射鏡組(10)改變光路后被CCD傳感器(11)接收。
2.根據權利要求1所述的農用便攜式一體化光譜裝置，其特征在于:半透半反鏡(I)與光譜圖像獲取組件的光軸的夾角為45±5度。
3.根據權利要求1所述的農用便攜式一體化光譜裝置，其特征在于:第一反射鏡組(9)由第二反射鏡(9-1)和第二反射鏡(9-2)組成,第二反射鏡(9-1)和第二反射鏡(9-2)平行，經第二成像透鏡(7)出射的光經第二反射鏡(9-1)反射到第三反射鏡(9-2)，再被第三反射鏡(9-2)反射，被CXD傳感器(11)接收。
4.根據權利要求1所述的農用便攜式一體化光譜裝置，其特征在于:第二反射鏡組(10)由第四反射鏡(10-1)和第五反射鏡(10-2)組成，第四反射鏡(10-1)和第五反射鏡(10-2)平行，經第三成像透鏡(8)出射的光經第四反射鏡(10-1)反射到第五反射鏡(10-2)，再被第五反射鏡(10-2)反射，被CXD傳感器(11)接收。
5.根據權利要求1所述的農用便攜式一體化光譜裝置，其特征在于:半透半反鏡(I)與第一反射鏡(2)平行。
【文檔編號】G01J3/28GK203629682SQ201320736545
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年11月19日 優(yōu)先權日:2013年11月19日
【發(fā)明者】楊余旺, 宗精學, 趙煒, 汪文娟 申請人:南京理工大學