帶有照明補償?shù)母吖庾V圖像檢測艙、檢測器及檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種帶有照明補償?shù)母吖庾V圖像檢測艙，包括樣品臺，還包括頂部開有檢測入口的燈罩、至少兩個不同光譜波段的光源，所述燈罩設(shè)置于所述樣品臺上，其邊緣與所述樣品臺的表面緊密貼合，并且，所述燈罩的內(nèi)壁為漫反射面；所述光源設(shè)置于所述樣品臺上，其光線射出至所述燈罩的漫反射面。本發(fā)明還公開一種包括照明補償?shù)母吖庾V圖像檢測艙的檢測器和利用檢測器進(jìn)行小型樣品光譜圖像檢測的方法。本發(fā)明能夠在改善照明均勻性和去方向性等性能的同時，通過對照明光源光譜特性的調(diào)整，有效補償高光譜相機(jī)數(shù)據(jù)采集的光譜響應(yīng)效果，營造一個均衡、穩(wěn)定、可重復(fù)的圖像與光譜檢測環(huán)境，特別適合小型樣品的高光譜圖像采集和光譜定標(biāo)實驗。
【專利說明】
帶有照明補償?shù)母吖庾V圖像檢測艙、檢測器及檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種高光譜檢測裝置，更具體的涉及一種帶有照明補償?shù)母吖庾V圖像檢測艙及檢測器，屬于光譜圖像探測技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]光譜圖像探測技術(shù)，由圖像和光譜兩種光學(xué)探測技術(shù)延伸融合發(fā)展而來，采集目標(biāo)(樣品)區(qū)域的多維高光譜圖像信息，可以理解為細(xì)分到納米波長單位量級的連續(xù)多層(幾十甚至上千)分色圖像，它的一次采集，相當(dāng)于普通相機(jī)拍了一千多張單色照片;也可以理解為精確到像素尺度的有序密排光譜采集群，相當(dāng)于普通光譜儀采集了數(shù)百萬點光譜數(shù)據(jù)。而對于所有的有形物質(zhì)而言，它們都是由分子或原子組成，每種分子或原子都有代表自己屬性且有別于其它種類的光譜特征(分子指紋)，高光譜成像儀正是通過探測目標(biāo)區(qū)域分布的這些光譜信息，進(jìn)行分析處理，給出關(guān)于探測區(qū)光譜數(shù)據(jù)的分析結(jié)果(成分、分布、比率、趨勢、函數(shù)等)，檢測功能十分強(qiáng)大，工作效率非常高。然而，在小型樣品光譜圖像檢測設(shè)備中，慣常使用直接投射的照明光源，這種檢測設(shè)備普遍存在著照明不均勻，有反射亮點，光譜不能調(diào)整，重復(fù)性不好，環(huán)境因素干擾大等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:本發(fā)明目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種光線均勻、環(huán)境因素干擾小的帶有照明補償?shù)母吖庾V圖像檢測艙。
[0004]同時，本發(fā)明還提供一種解決上述問題的包含帶有照明補償?shù)母吖庾V圖像檢測艙的檢測器。
[0005]而且，本發(fā)明還提供一種解決上述問題的利用檢測器進(jìn)行小型樣品光譜圖像檢測的方法。
[0006]技術(shù)方案:本發(fā)明提供的第一個技術(shù)方案為:本發(fā)明所述一種帶有照明補償?shù)母吖庾V圖像檢測艙，包括樣品臺，還包括頂部開有檢測入口的燈罩、至少兩個光源，所述燈罩設(shè)置于所述樣品臺上，其邊緣與所述樣品臺的表面緊密貼合，并且，所述燈罩的內(nèi)壁為漫反射面;所述光源設(shè)置于所述樣品臺上，其光線射出至所述燈罩的漫反射面。
[0007]本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定為，所述光源為光譜與圖像檢測的照相裝置的光譜響應(yīng)特性相互匹配的光源。
[0008]進(jìn)一步地，所述光源均勻分布于所述燈罩的下沿。
[0009]進(jìn)一步地，所述燈罩的頂部還設(shè)置有兩個激光聚焦孔。
[0010]進(jìn)一步地，所述燈罩的底部還設(shè)置有通風(fēng)口。
[0011]進(jìn)一步地，所述樣品臺上還設(shè)置有二維平移定位裝置。
[0012]本發(fā)明提供的第二個技術(shù)方案為:一種包括上述帶有照明補償?shù)母吖庾V圖像檢測艙的檢測器，還包括升降支架和設(shè)置于所述升降支架上的照相裝置和激光指示器，所述照相裝置的數(shù)據(jù)采集端插入所述檢測入口，所述激光指示器的激光發(fā)射端插入所述激光聚焦孔。
[0013]本發(fā)明提供的第三個技術(shù)方案為:一種利用上述檢測器進(jìn)行小型樣品光譜圖像檢測的方法，按如下步驟進(jìn)行:
51、調(diào)整光源的亮度，使光源的光譜與照相裝置的光譜響應(yīng)特性相互匹配；
52、開啟兩個激光指示器，轉(zhuǎn)動激光軸線，使兩個光斑在樣品臺面上匯聚重合為兩個激光亮點；
53、調(diào)整照相裝置的聚焦位置，至步驟S2中的兩個激光亮點位置的圖像對比度反差最強(qiáng)烈為止；
54、放入樣品，調(diào)整升降支架的高度，使步驟S2中的兩個激光亮點重合，關(guān)閉激光指示器；
55、打開光源，利用照相裝置開始樣品光譜圖像采集。
[0014]對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步限定為，步驟SI中，調(diào)整光源的光譜與照相裝置的光譜響應(yīng)特性相互匹配的方法為:
在燈罩內(nèi)放入光譜校正白板，打開光源，將各個波段光源調(diào)到中等亮度，調(diào)整照相裝置焦距，采集白板的光譜圖像；
分析圖像的光譜響應(yīng)曲線，如果光譜顯示中間能量偏高的山峰樣響應(yīng)曲線，則調(diào)整補償波段的光源亮度，直至采集到白板圖像的光譜響應(yīng)曲線呈現(xiàn)平坦平臺的形態(tài)為止，鎖定光源設(shè)定，完成匹配。
[0015]有益效果:本發(fā)明提供的一種帶有照明補償?shù)母吖庾V圖像檢測艙，能夠在改善照明均勻性和去方向性等性能的同時，通過對照明光源光譜特性的調(diào)整，有效補償高光譜相機(jī)數(shù)據(jù)采集的光譜響應(yīng)效果，營造一個均衡、穩(wěn)定、可重復(fù)的圖像與光譜檢測環(huán)境，特別適合小型樣品的高光譜圖像采集和光譜定標(biāo)實驗;本發(fā)明提供的檢測器和檢測方法使用了帶有照明補償?shù)母吖庾V圖像檢測艙，在全景均勻照明條件下，檢測器的光譜響應(yīng)穩(wěn)定，使檢測結(jié)果精準(zhǔn)。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明提供的帶有照明補償?shù)母吖庾V圖像檢測艙的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明提供的包含帶有照明補償?shù)母吖庾V圖像檢測艙的檢測器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面通過附圖對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實施例。
[0018]實施例1:本實施例提供一種帶有照明補償?shù)母吖庾V圖像檢測艙，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，包括樣品臺、燈罩2和至少兩個光源3。
[0019]所述燈罩2設(shè)置于所述樣品臺I上，截面呈半圓形，其邊緣與所述樣品臺I的表面緊密貼合，并且，所述燈罩2的內(nèi)壁為漫反射面。燈罩2的頂部中心開有檢測入口 4，而且，還設(shè)置有兩個激光聚焦孔5，激光聚焦孔5分別設(shè)置于所述監(jiān)測入口 4的兩側(cè)。而且，燈罩2的底部還設(shè)置有通風(fēng)口6，用于控制檢測艙內(nèi)部的溫度，調(diào)節(jié)樣品周圍的環(huán)境氣氛，保持采樣條件的一致性。
[0020]所述光源3設(shè)置于所述樣品臺I上，并且，均勻分布于所述燈罩2的下沿位置，光源3被設(shè)置于樣品臺上的控制器控制。工作時，光源3的光線射出至所述燈罩2的漫反射面。而且，所述光源3為光譜與圖像檢測的照相裝置的光譜響應(yīng)特性相互匹配的光源，如果光源3的光譜不符合要求，可以通過調(diào)控光源的亮度，進(jìn)行調(diào)整。燈泡發(fā)出的光不是直接投在樣品上，而是投向燈罩內(nèi)表面，經(jīng)過表面漫射和多次折射后，從半球內(nèi)壁的各個位置均勻投向樣品，形成一個較為理想的無影照明環(huán)境。
[0021]而且，本實施例的樣品臺I上還設(shè)置有二維平移定位裝置7，便于樣品移動和對準(zhǔn)位置。
[0022]本實施例提供的包括上述帶有照明補償?shù)母吖庾V圖像檢測艙的檢測器，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，還包括升降支架8和設(shè)置于所述升降支架8上的照相裝置和激光指示器，所述照相裝置9的數(shù)據(jù)采集端插入所述檢測入口 4，所述激光指示器的激光發(fā)射端插入所述激光聚焦孔5，激光指示器用于調(diào)焦定位。
[0023]本實施例提供的利用上述檢測器進(jìn)行小型樣品光譜圖像檢測的方法，其特征在于，按如下步驟進(jìn)行:
S1、調(diào)整光源3的亮度，使光源3的光譜與照相裝置9的光譜響應(yīng)特性相互匹配。
[0024]調(diào)整光源(3)的光譜與照相裝置(9)的光譜響應(yīng)特性相互匹配的方法為:
在燈罩(2)內(nèi)放入光譜校正白板，打開光源(3)，將主波段光源和補償波段光源調(diào)到中等亮度，調(diào)整照相裝置(9)焦距，采集白板的光譜圖像；
分析圖像的光譜響應(yīng)曲線，通常由于相機(jī)的光譜響應(yīng)特性，會在光譜主波段的中間位置感光較強(qiáng)，形成山峰樣響應(yīng)曲線，此時調(diào)整補償波段的光源亮度(分別提升短波補償和長波補償)，重新采集白板圖像和分析曝光效果，此時會看到光譜響應(yīng)曲線區(qū)域平坦，高峰的部位向平臺形狀變化，因此，如果光譜主波段的中間位置形成山峰樣響應(yīng)曲線，則反復(fù)調(diào)整補償波段的光源亮度，直至采集到白板圖像的光譜響應(yīng)曲線呈現(xiàn)平坦平臺的形態(tài)為止，鎖定光源設(shè)定，完成匹配。為直觀和快捷完成光譜響應(yīng)互補匹配，工廠調(diào)試時可以設(shè)計一個調(diào)試程序，通過調(diào)取相機(jī)的對應(yīng)波長位置(ROI)上的光強(qiáng)信息，實時監(jiān)控接收到的白板被照明的效果，同時調(diào)控光源補償效果，使其達(dá)到要求。
[0025]S2、開啟兩個激光指示器，轉(zhuǎn)動激光軸線，使兩個光斑在樣品臺面上匯聚重合為兩個激光亮點。
[0026]S3、調(diào)整照相裝置9的聚焦位置，至步驟S2中的兩個激光亮點位置的圖像對比度反差最強(qiáng)烈為止。
[0027]S4、放入樣品，調(diào)整升降支架8的高度，使步驟S2中的兩個激光亮點重合，關(guān)閉激光指示器。
[0028]S5、打開光源(3)，利用照相裝置9開始樣品光譜圖像采集。
[0029]如上所述，盡管參照特定的優(yōu)選實施例已經(jīng)表示和表述了本發(fā)明，但其不得解釋為對本發(fā)明自身的限制。在不脫離所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍前提下，可對其在形式上和細(xì)節(jié)上作出各種變化。
【主權(quán)項】
1.一種帶有照明補償?shù)母吖庾V圖像檢測艙，包括樣品臺(I)，其特征在于，還包括頂部開有檢測入口(4)的燈罩(2)、至少兩個不同波段的光源(3)，所述燈罩(2)設(shè)置于所述樣品臺(I)上，其邊緣與所述樣品臺(I)的表面緊密貼合，并且，所述燈罩(2)的內(nèi)壁為漫反射面；所述光源(3)設(shè)置于所述樣品臺(I)上，其光線射出至所述燈罩(2)的漫反射面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有照明補償?shù)母吖庾V圖像檢測艙，其特征在于，所述光源(3)為光譜與圖像檢測的照相裝置的光譜響應(yīng)特性相互匹配的光源。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有照明補償?shù)母吖庾V圖像檢測艙，其特征在于，所述光源(3)均勻分布于所述燈罩(2)的下沿。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有照明補償?shù)母吖庾V圖像檢測艙，其特征在于，所述燈罩(2)的頂部還設(shè)置有兩個激光聚焦孔(5)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有照明補償?shù)母吖庾V圖像檢測艙，其特征在于，所述燈罩(2)的底部還設(shè)置有通風(fēng)口(6)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有照明補償?shù)母吖庾V圖像檢測艙，其特征在于，所述樣品臺(I)上還設(shè)置有二維平移定位裝置(7)。7.—種包括權(quán)利要求1?6任一項所述的帶有照明補償?shù)母吖庾V圖像檢測艙的檢測器，其特征在于，包括升降支架(8)和設(shè)置于所述升降支架(8)上的照相裝置和激光指示器，所述照相裝置(9)的數(shù)據(jù)采集端插入所述檢測入口(4)，所述激光指示器的激光發(fā)射端插入所述激光聚焦孔(5)。8.—種利用權(quán)利要求7所述的檢測器進(jìn)行小型樣品光譜圖像檢測的方法，其特征在于，按如下步驟進(jìn)行: 51、調(diào)整光源(3)的亮度，使光源(3)的光譜與照相裝置(9)的光譜響應(yīng)特性相互匹配； 52、開啟兩個激光指示器，轉(zhuǎn)動激光軸線，使兩個光斑在樣品臺面上匯聚重合為一個激光亮點； 53、調(diào)整照相裝置(9)的聚焦位置，至步驟S2中的兩個激光亮點位置的圖像對比度反差最強(qiáng)烈為止； 54、放入樣品，調(diào)整升降支架(8)的高度，使步驟S2中的兩個激光亮點在樣品采集面上重合，關(guān)閉激光指示器； 55、打開光源(3)，利用照相裝置(9)開始樣品光譜圖像采集。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種小型樣品光譜圖像檢測的方法，其特征在于，步驟SI中，調(diào)整光源(3)的光譜與照相裝置(9)的光譜響應(yīng)特性相互匹配的方法為: 在燈罩(2)內(nèi)放入光譜校正白板，打開光源(3)，將各個波段光源都調(diào)到中等亮度，調(diào)整照相裝置(9)焦距，采集白板的光譜圖像； 分析圖像的光譜響應(yīng)曲線，如果光譜顯示為中間偏高的山峰狀形態(tài)，則調(diào)高偏弱波段的光源亮度，直至采集到白板圖像的光譜響應(yīng)曲線呈現(xiàn)平坦平臺的形態(tài)為止，鎖定光源設(shè)定，完成匹配。
【文檔編號】G01N21/01GK106053344SQ201610306084
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月10日
【發(fā)明人】陳志民
【申請人】南京高懇特科技有限公司