CN104406917B - 用于多个不同藻液检测的透射高光谱图像采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于多个不同藻液检测的透射高光谱图像采集装置，包括水平电控位移平台、竖直电控位移平台、上顶板、卤素灯光源、毛玻璃片、变压器、光强调节旋钮、培养皿、成像仪和计算机；所述水平电控位移平台采用滚珠螺杆传动，通过电机驱动，实现位移调整自动化；所述竖直电控位移平台通过电机驱动横板上下移动从而来微调横板距光源的高度；所述横板开有贴有黑色海绵的沿移动方向共轴分布的圆形通孔，每个横板上的圆形通孔均放有培养皿，并与光源的焦点以及成像仪处于同一竖直平面上。本发明透射高光谱图像采集装置，实现了对多个不同藻液的快速准确自动化检测，对我国水产品生产向自动化、优质化、安全化方向发展具有极其重要的意义。

Description

用于多个不同藻液检测的透射高光谱图像采集装置

技术领域

本发明涉及高光谱领域，特别涉及一种用于多个不同藻液检测的透射高光谱图像采集装置。

背景技术

藻类是以水生植物为主的一大类群，种类很多，包括亚历山大藻、微藻、褐藻等，个体大小从微型到小树状。本发明主要针对的是微型藻类，其径粒小，广泛分布于我国沿海海水中，单位海水中数量少，常难以与海水区分。研究工作表明藻类常常与贝类毒素、赤潮、贝类去毒化等息息相关，而且还可用于污水的净化。近年来藻类研究的发展使得对藻类培养过程中的藻液生物特性的控制显得特别重要。由于技术手段有限，目前国内对藻类的研究主要还是依赖于实验人员对形态，分布，化学成分等的调查研究，而缺少对藻液的自动化研究手段，特别是对藻类生长过程中藻液生物特性变化的研究手段。因此，为了保护我国的海洋生态环境，实现对藻液的快速自动化检测是我们亟待解决的问题。

高光谱成像技术结合了传统的二维成像技术和光谱技术，是近年来在多光谱遥感基础上发展起来的一门新兴技术。在紫外到红外光谱波段范围内，利用成像仪对目标物的连续小间隔多波段成像，具有光谱分辨率高、采集信息快、获取数据量大、可重复性高等特点。透射高光谱成像技术是指将待测的样本置于光源和成像仪之间的一种成像技术。大部分微藻藻液在肉眼观察下趋于纯净水，无色无味。因此，对于藻液的检测，透射成像相较于反射成像更为适合。基于透射高光谱成像技术的藻液快速、准确、自动化的检测技术，将可以取代传统的化学分析方法和人工视觉判别法，解决常规检测方法所不能解决的无自动化、检测时间长、工作量大等问题，实现藻液的生物参量的快速准确检测评估，能够有效解决我国水产品的安全问题，保障消费者安全和我国水产品的国际竞争力，对我国水产品生产向自动化、优质化、安全化方向发展具有极其重要的作用。由于目前光谱检测多为反射模式，对于藻液这种液体还没有一种合适的透射高光谱图像采集装置。设计合适的图像采集装置，不仅能解决藻液样本的承载问题，而且为多个不同藻液的准确成像和自动化检测提供基础。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于多个不同藻液检测的透射高光谱图像采集装置，以实现多个不同藻液的快速、准确、自动化的检测。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于多个不同藻液检测的透射高光谱图像采集装置，包括：水平电控位移平台、竖直电控位移平台、上顶板、卤素灯光源、毛玻璃片、变压器、光强调节旋钮、培养皿、成像仪和计算机。

所述水平电控位移平台包括底座、第一导轨、滚珠螺杆、滑动平台和第一电机，所述底座为U型结构，在底座的底面上设有第一导轨，两个侧面上各开有一孔；滚珠螺杆穿过两个孔后，一端连接第一电机，所述水平电控位移平台采用滚珠螺杆传动，并通过第一电机驱动；所述滑动平台与滚珠螺杆固定连接，并可沿第一导轨滑动；所述上顶板搭设在底座的两个侧壁上，其上设有卤素灯光源；所述卤素灯光源的光谱波段范围是380-1000nm；所述卤素灯光源与光强调节旋钮和变压器连接；所述卤素灯光源表面盖有一层毛玻璃片。

所述竖直电控位移平台包括固定架、两个第二导轨、横板和第二电机；所述固定架为倒U型结构，在固定架的两个内侧面均设有第二导轨；所述固定架的两个侧面竖直固定在所述滑动平台的两侧；所述成像仪固定在固定架顶面的下表面；在第二导轨上设有滑块，所述横板架设并固定在滑块上；第二电机驱动滑块运动，从而微调横板距卤素灯光源的高度。

所述横板上开有若干沿移动方向共轴分布的圆形通孔，所述成像仪镜头的中心、所有圆形通孔的圆心及卤素灯光源的焦点处于一竖直平面上，所述圆形通孔壁周均贴有黑色海绵；横板的圆形通孔均放有培养皿；所述第一电机、第二电机和成像仪均与计算机相连，实现对多个不同藻液的快速准确自动化检测。

本发明的有益效果是：圆形通孔壁周均贴有黑色海绵，可有效防止光的衍射；横板的圆形通孔上均放有培养皿，可实现对多个不同藻液的快速准确自动化检测；计算机分别连接电机和成像仪，可以控制滑动平台以及横板的移动速度，从而可以微调横板距光源的高度；卤素灯光源表面盖有一层毛玻璃片，能够有效减小光强并扩大光域。

附图说明

图1是透射高光谱图像采集装置的立体图；

图2是水平电控位移平台的主视图；

图3是水平电控位移平台的俯视图；

图4是上顶板的主视图；

图5是带上顶板的水平电控位移平台主视图；

图6是竖直电控位移平台的主视图；

图7是横板的主视图；

图8是横板的俯视图；

图中，黑色海绵1、圆形通孔2、第一螺孔4、第三螺孔5、第四螺孔6、第二螺孔7、横板8、第一电机9、底座10、滚珠螺杆11、第一导轨12、卤素灯光源13、光强调节旋钮14、变压器15、上顶板16、毛玻璃片17、滑动平台18、第二电机19、培养皿20、计算机21、成像仪23、固定架24、第二导轨25。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

如图1所示，本发明一种用于多个不同藻液检测的透射高光谱图像采集装置，包括：水平电控位移平台、竖直电控位移平台、上顶板16、卤素灯光源13、毛玻璃片17、变压器15、光强调节旋钮14、培养皿20、成像仪23和计算机21。

如图2-5所示，所述水平电控位移平台包括底座10、第一导轨12、滚珠螺杆11、滑动平台18和第一电机9，所述底座10为U型结构，在底座10的底面上设有第一导轨12，两个侧面上各开有一孔；滚珠螺杆11穿过两个孔后，一端连接第一电机9；所述水平电控位移平台采用滚珠螺杆11传动，并通过第一电机9驱动；所述滑动平台18与滚珠螺杆11固定连接，并可沿第一导轨12滑动，使被扫描的对象相对于成像仪23做平行移动，即处于两个平行的平面中，移动轨迹应与成像仪23线扫描的线条垂直；所述上顶板16搭设在底座10的两个侧壁上，其上设有卤素灯光源13；所述上顶板16上设有第三螺孔5，所述底座10上设有第四螺孔6，第三螺孔5与第四螺孔6对准并用螺栓螺母固定；所述卤素灯光源13的光谱波段范围是380-1000nm；所述卤素灯光源13与光强调节旋钮14和变压器15连接，通过光强调节旋钮14调节卤素灯光源13的光强，通过变压器15改变交流电压，防止卤素灯光源13烧坏；所述卤素灯光源13表面盖有一层毛玻璃片17，能够有效减小光强并扩大光域。

如图6所示，所述竖直电控位移平台包括固定架24、两个第二导轨25、横板8和第二电机19；所述固定架24为倒U型结构，在固定架24的两个内侧面均设有第二导轨25；在滑动平台18上对称开有若干第一螺孔4，在固定架24侧面底部开有若干第二螺孔7，所述固定架24的两个侧面竖直固定在所述滑动平台18的两侧，其上的第二螺孔7与滑动平台18上的第一螺孔4对准并通过螺栓螺母固定连接；所述成像仪23固定在固定架24顶面的下表面；在第二导轨25上设有滑块，所述横板8架设并固定在滑块上；第二电机19驱动滑块运动，从而微调横板8距卤素灯光源13的高度。

如图7、8所示，所述横板8上开有若干沿移动方向共轴分布的圆形通孔2，所述成像仪23镜头的中心、所有圆形通孔2的圆心及卤素灯光源13的焦点处于一竖直平面上，所述圆形通孔2壁周均贴有黑色海绵1，防止光的衍射；横板8的圆形通孔2均放有培养皿20；所述第一电机9、第二电机19和成像仪23均与计算机21相连，通过计算机21控制滑动平台18以及横板8的移动速度，实现对多个不同藻液的快速准确自动化检测。

本发明装置的工作过程如下：

（1）通过计算机21控制水平电控位移平台和竖直电控位移平台的移动。首先将水平电控位移平台回到最右边的位置，横板8任意固定在某个位置，然后再用一枚硬币放在横板8上的培养皿20里，开始采集硬币的图像，采集图像的时候水平电控位移平台是沿水平方向从右向左移动的，卤素灯光源13固定不动，当硬币的最左边进入成像仪23的扫描范围的时候开始采集图像，当最右边离开成像仪23扫描范围的时候图像采集结束，不断的调节参数重复实验（参数包括曝光时间，水平位移平台的移动速度，光强以及横板8距卤素灯光源13的高度），待硬币的图像清晰，呈圆形的时候，确定参数。

（2）首先培养皿20里什么都不放，将成像仪23镜头的中心，卤素灯光源13的焦点与圆形通孔2的圆心的相对位置调到同一条直线的时候进行黑白板校正，然后再将不同的藻液倒入培养皿20中，将水平电控位移平台回到最右边的位置，开始采集图像。

Claims (1)

1.一种用于多个不同藻液检测的透射高光谱图像采集装置，其特征在于，包括：水平电控位移平台、竖直电控位移平台、上顶板（16）、卤素灯光源（13）、毛玻璃片（17）、变压器（15）、光强调节旋钮（14）、培养皿（20）、成像仪（23）和计算机（21）；

所述水平电控位移平台包括底座（10）、第一导轨（12）、滚珠螺杆（11）、滑动平台（18）和第一电机（9），所述底座（10）为U型结构，在底座（10）的底面上设有第一导轨（12），两个侧面上各开有一孔；滚珠螺杆（11）穿过两个孔后，一端连接第一电机（9），所述水平电控位移平台采用滚珠螺杆（11）传动，并通过第一电机（9）驱动；所述滑动平台（18）与滚珠螺杆（11）固定连接，并可沿第一导轨（12）滑动；所述上顶板（16）搭设在底座（10）的两个侧壁上，其上设有卤素灯光源（13）；所述卤素灯光源（13）的光谱波段范围是380-1000nm；所述卤素灯光源（13）与光强调节旋钮（14）和变压器（15）连接；所述卤素灯光源（13）表面盖有一层毛玻璃片（17）；

所述竖直电控位移平台包括固定架（24）、两个第二导轨（25）、横板（8）和第二电机（19）；所述固定架（24）为倒U型结构，在固定架（24）的两个内侧面均设有第二导轨（25）；所述固定架（24）的两个侧面竖直固定在所述滑动平台（18）的两侧；所述成像仪（23）固定在固定架（24）顶面的下表面；在第二导轨（25）上设有滑块，所述横板（8）架设并固定在滑块上；第二电机（19）驱动滑块运动，从而微调横板（8）距卤素灯光源（13）的高度；

所述横板（8）上开有若干沿移动方向共轴分布的圆形通孔（2），所述成像仪（23）镜头的中心、所有圆形通孔（2）的圆心及卤素灯光源（13）的焦点处于一竖直平面上，所述圆形通孔（2）壁周均贴有黑色海绵（1）；横板（8）的圆形通孔（2）均放有培养皿（20）；所述第一电机（9）、第二电机（19）和成像仪（23）均与计算机（21）相连，实现对多个不同藻液的快速准确自动化检测。