CN106814042A - 光谱采集和分析系统及其控制方法 - Google Patents
光谱采集和分析系统及其控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106814042A CN106814042A CN201710057177.9A CN201710057177A CN106814042A CN 106814042 A CN106814042 A CN 106814042A CN 201710057177 A CN201710057177 A CN 201710057177A CN 106814042 A CN106814042 A CN 106814042A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- data
- control
- control terminal
- collecting device
- collection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 title claims abstract description 83
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 claims abstract description 34
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 26
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 46
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 15
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 6
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 3
- 238000013500 data storage Methods 0.000 claims description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 3
- 238000012549 training Methods 0.000 claims description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 241000894007 species Species 0.000 description 7
- 239000000306 component Substances 0.000 description 3
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 241000208125 Nicotiana Species 0.000 description 1
- 235000002637 Nicotiana tabacum Nutrition 0.000 description 1
- 241000218606 Pinus contorta Species 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000008358 core component Substances 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000004451 qualitative analysis Methods 0.000 description 1
- 235000000673 shore pine Nutrition 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011269 treatment regimen Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/42—Absorption spectrometry; Double beam spectrometry; Flicker spectrometry; Reflection spectrometry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
- G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
- G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
- G05B19/0421—Multiprocessor system
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J2003/283—Investigating the spectrum computer-interfaced
- G01J2003/2833—Investigating the spectrum computer-interfaced and memorised spectra collection
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
- G01N2021/0106—General arrangement of respective parts
- G01N2021/0118—Apparatus with remote processing
- G01N2021/0125—Apparatus with remote processing with stored program or instructions
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
- G01N2021/0106—General arrangement of respective parts
- G01N2021/0118—Apparatus with remote processing
- G01N2021/0137—Apparatus with remote processing with PC or the like
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/20—Pc systems
- G05B2219/22—Pc multi processor system
- G05B2219/2231—Master slave
Abstract
本发明提出一种光谱采集和分析系统及其控制方法，该系统包括：采集设备，采集设备用于采集光谱数据及当前的设备信息；控制终端，控制终端用于控制采集设备的采集过程，并输出相应的控制数据；计算引擎，与控制终端进行通信，用于根据控制终端传输的控制数据及模型库中的模型数据进行预测计算，并将计算结果反馈至控制终端。模型库，模型库中存储有模型数据。本发明具有便携的优点，通过简单、方便的光谱采集和分析手段，进行物质分析和鉴别，具有广阔应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及图像采集和数据分析技术领域，特别涉及一种光谱采集和分析系统及其控制方法。
背景技术
在自然界中，不论是光源发出的还是物质反射的光中都包含丰富的波长，通过采集这些不同波长的强度，可以得到对应的光谱信息。光谱所包含的信息远多于人眼所能看到颜色信息，它提供了比人眼能看到的RGB三原色更多的高维信息。尤其地，在近红外波段的光谱吸收带的波长位置以及强度，可反映了物质的分子结构特点以及分子组成的含量信息，每种物质都会对近红外光谱有一定的吸收率，同时每种物质都有一定的特征吸收谱，所以可以利用不同物质的不同的特征吸收谱来进行物质的定性分析。通过对物质的近红外光谱采集和分析可以快速识别物质的成分和相关特性。通过光谱进行物质分析的方法具有无损，快速和成本低的优点，因此近几年来，光谱分析在工业、农业等领域的如化妆品，精细农业，药物识别等领域得到了很好的应用，尤其是一些高产值的产业比如石油、烟草、酒类等行业。然而，目前传统的常规光谱采集的设备都较为昂贵庞大，同时，物质的光谱信息(尤其是近红外谱段)谱带复杂，信息丰富，使用常规的方法分析难度很大，这些因素都导致使用光谱采集和分析的手段来进行物质分析和鉴别很难在日常消费领域得到推广和应用。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种光谱采集和分析系统，该系统具有便携的优点，通过简单、方便的光谱采集和分析手段，进行物质分析和鉴别，具有广阔应用前景。
本发明的另一个目的在于提出一种光谱采集和分析系统的控制方法。
为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例提出了一种光谱采集和分析系统，包括：采集设备，所述采集设备用于采集光谱数据及当前的设备信息；控制终端，所述控制终端用于控制所述采集设备的采集过程，并输出相应的控制数据；计算引擎，与所述控制终端进行通信，用于根据所述控制终端传输的控制数据及模型库中的模型数据进行预测计算，并将计算结果反馈至所述控制终端。所述模型库，所述模型库中存储有所述模型数据。
另外，根据本发明上述实施例的光谱采集和分析系统还可以具有如下附加的技术特征：
在一些示例中，所述控制终端用于读取所述采集设备采集的光谱数据，并在当前采集模式为离线采集模式时，控制采集设备结束采集过程，否则，根据所述光谱数据生成相应的控制数据，并将所述计算信息发送给所述计算引擎。
在一些示例中，所述控制数据至少包括：所述光谱数据、对所处光谱数据的处理策略、所述光谱数据的大小、分类、属性及唯一编码。
在一些示例中，所述采集设备包括：第一控制模块，用于监听通信模块接收到的信息，并对这些信息进行解析，以确定当前所需要进行的操作，并完成相应的操作过程，并将最终的采集数据发送给所述通信模块进行传输；所述通信模块，用于与所述控制终端进行通信，以接收来自所述控制终端的控制信号，以及将所述采集数据传输给所述控制终端；光源，用于根据所述第一控制模块发送的开启指令开启，以为光谱采集过程提供所需光亮；光谱器件，所述光谱器件用于进行光谱采集；光谱器件驱动电路，用于根据所述第一控制模块的驱动指令为所述光谱器件提供所需的电气环境；读出电路，用于对所述光谱器件的输出信号进行处理，以得到适于所述第一控制模块直接读取的所述采集数据；显示模块，用于显示所述采集设备的状态信息。
在一些示例中，所述采集设备还包括：非光谱器件，所述非光谱器件用于采集所述当前的设备信息。
在一些示例中，所述当前的设备信息至少包括：加速度、光照、气压及温湿度。
在一些示例中，所述控制终端包括：用户交互界面，所述用户交互界面用于传输用户输入的相关指令；第二控制模块，用于根据所述相关指令对采集端通信模块、远程通信模块及存储模块进行相应控制；采集端通信模块，用于与所述采集设备进行通信；远程通信模块，用于与所述计算引擎进行通信；存储模块，用于存储所述采集设备传输的所述光谱数据。
在一些示例中，所述计算引擎包括：通信接口，用于与所述控制终端进行通信；模型库接口，用于与所述模型库进行通信，以对所述模型库中的模型数据进行获取或存储；建模模块，用于根据采集到的光谱数据进行模型训练，得到光谱模型，并存储到所述模型库中；预测模块，用于从所述模型库中调取对应的模型数据，以对所述光谱数据的分类属性进行预测。
根据本发明实施例的光谱采集和分析系统，具有结构简单、便携的优点，通过简单、方便的光谱采集和分析手段，进行物质分析和鉴别，具有广阔应用前景。
为了实现上述目的，本发明第二方面的实施例提出了一种如本发明上述第一方面实施例所述的光谱采集和分析系统的控制方法，包括以下步骤：通过所述控制终端的交互界面控制本地的采集设备，以使采集设备开始进行光谱数据以及当前的设备信息的采集过程；当采集设备完成光谱数据的采集之后，控制终端读取采集设备的所采集到的数据，并把结果数据存储在所述存储模块中；如果当前采集模式为离线采集模式，则采集完成，否则，控制终端与计算引擎建立通信，并将相应的控制数据发送给所述计算引擎，控制终端等待计算引擎给出结果，并通过用户交互界面显示给用户；计算引擎在得到控制终端传输过来的控制数据之后，读取模型库中的数据和信息，综合这些信息，使用相应的算法对数据进行建模或者预测计算，并把结果通过通信接口反馈给控制终端。
根据本发明实施例的光谱采集和分析系统的控制方法，通过简单、方便的光谱采集和分析手段，进行物质分析和鉴别，具有广阔应用前景。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的光谱采集和分析系统的结构框图；
图2是根据本发明一个实施例的采集设备的结构框图；
图3是本根据本发明一个实施例的控制终端的结构框图；
图4是根据本发明一个实施例的计算引擎的结构框图；
图5是根据本发明一个实施例的光谱采集和分析系统的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图描述根据本发明实施例的光谱采集和分析系统及其控制方法。
图1是根据本发明一个实施例的光谱采集和分析系统的结构框图。如图1所示，该系统包括：采集设备100、控制终端200、计算引擎300和模型库400。
其中，采集设备100用于采集光谱数据及当前的设备信息。控制终端200用于控制采集设备的采集过程，并输出相应的控制数据。计算引擎300与控制终端200进行通信，用于根据控制终端200传输的控制数据及模型库400中的模型数据进行预测计算，并将计算结果反馈至控制终端200。模型库400中存储有模型数据。
具体地，控制终端200用于读取采集设备100采集的光谱数据，并在当前采集模式为离线采集模式时，控制采集设备100结束采集过程，否则，根据光谱数据生成相应的控制数据，并将计算信息发送给计算引擎300。其中，控制数据至少包括：光谱数据、对所处光谱数据的处理策略、光谱数据的大小、分类、属性及唯一编码。
换言之即，通过控制终端200控制本地的采集设备100，进行光谱以及其它数据的采集，完成采集之后，控制终端200读取采集数据，并把结果数据存储在自己的本地存储中；如果用户指定的当前采集为离线采集操作，则采集完成，否则，控制终端200开始与计算引擎300建立通信，对这些数据进行计算处理，同时将数据的大小、分类、属性、唯一编码等信息传输给计算引擎300，计算引擎300在得到控制终端200传输过来的数据和信息之后，再进一步读取模型库400中的数据和信息，综合这些信息，使用相应的算法对数据进行建模或者预测计算，并把结果通过通信接口反馈给控制终端200。
进一步地，在本发明的一个实施例中，采集设备100一般为便携的可穿戴或者手持装置，可以采集光谱数据以及当前的设备信息。如图2所示，采集设备100包括：第一控制模块110、通信模块120、光源130、光谱器件140、光谱器件驱动电路150、读出电路160和显示模块170。
其中，第一控制模块110是整个采集设备100的核心控制单元，用于监听通信模块120接收到的信息，并对这些信息进行解析，以确定当前所需要进行的操作，并完成相应的操作过程，并将最终的采集数据发送给通信模块120进行传输。一般来讲，第一控制模块110的具体实现可以是普通的CPU或者单片机(微控制器)。
通信模块120用于与控制终端200进行通信，以接收来自控制终端200的控制信号，以及将采集数据传输给控制终端200。通信模块120的通信方式既可以是有线连接(如串口，USB等)，也可以是无线连接(蓝牙，WiFi或ZigBee等)。
光源130用于根据第一控制模块110发送的开启指令开启，以为光谱采集过程提供所需光亮。也就是说，光源130根据第一控制模块110的相应控制信号为光谱采集过程提供必要的光源，此光源1300发出光线需要满足光谱采集的波长分布要求以及强度和稳定性要求，对于红外波段的光谱采集，通常由卤钨灯提供。
光谱器件140用于进行光谱采集。光谱器件140例如为光谱传感器器件，是实现光谱采集的核心部件，一般可采用便携的微型光谱感光元器件，例如滨松的C13272器件，它可得到从1550nm-1850nm的红外波段光谱，而且体积较小。
光谱器件驱动电路150用于根据第一控制模块110的驱动指令为光谱器件140提供所需的电气环境，，例如电压，电流等，该电路受第一控制模块110的控制，可在不同采集要求下产生不同的电气环境，此部分电路通常需要一些稳压、整流、电流源、升压器等结构。
读出电路160用于对光谱器件140的输出信号进行处理(如滤波，放大等操作)，以得到适于第一控制模块110直接读取的采集数据。读出电路160通常包括一些线性放大器，高精度ADC等部件。
显示模块170用于显示采集设备100的状态信息，例如采集过程进行到哪一步，通信模块的通信状态如何等。
进一步地，如图2所示，采集设备100还包括非光谱器件180。其中，非光谱器件180用于采集当前的设备信息。其中，当前的设备信息至少包括：加速度、光照、气压及温湿度。非光谱器件180即非光谱类传感器器件，其在第一控制模块110的控制下采集设备信息，并把结果反馈给第一控制模块110，一般由一些专用的传感器组成。
进一步地，在本发明的一个实施例中，控制终端200实现对采集设备100的控制以及和计算引擎300间的通信交互，控制终端200可以是PC上的应用程序，或者手机上的APP，亦可以是由单片机或FPGA等组成的嵌入式设备。结合图3所示，控制终端200包括：用户交互界面210、第二控制模块220、采集端通信模块230、远程通信模块240和存储模块250。
其中，用户交互界面210用于传输用户输入的相关指令。具体地说，用户交互界面210主要和用户进行交互，用户通过此界面进可以下达采集或者建模、分析指令，浏览采集或建模结果。
第二控制模块220用于根据相关指令对采集端通信模块230、远程通信模块240及存储模块250进行相应控制。换言之，第二控制模块220通过用户交互界面210得到的信息来控制其他模块，具体过程参见上述控制终端200的具体过程部分的描述。
采集端通信模块230用于与采集设备100进行通信。具体地说，采集端通信模块230在第二控制模块220的控制下和前述的采集设100进行通信，如前面的采集设备100中所述，通信方式可以为无线，也可以为有线。
远程通信模块240用于与计算引擎300进行通信。具体地，远程通信模块240在第二控制模块220的控制下和计算引擎300进行通信，通信方式可以为互联网TCP、IP传输，也可以是基于工业总线等的网络传输。
存储模块250用于存储采集设备100传输的光谱数据。具体地，存储模块250(即本地存储)在第二控制模块220的控制下存储采集设备100传输来的数据，以供后续计算或者显示使用。
进一步地，在本发明的一个实施例中，计算引擎300负责根据控制终端200传来的数据以及模型库400中的模型进行数据计算。结合图4所示，计算引擎300包括：通信接口310、模型库接口320、建模模块330和预测模块340。
其中，通信接口310用于与控制终端200进行通信，通信方式如前面的控制终端200的描述部分所述。
模型库接口320用于与模型库400进行通信，以对模型库400中的模型数据进行获取或存储操作。
建模模块330用于根据已经采集到的光谱数据进行模型训练，得到光谱模型，并存储到模型库400中。
预测模块340用于从模型库400中调取对应的模型数据，以对光谱数据的分类属性进行预测或判断。
在本发明的一个实施例中，模型库400主要负责各类光谱模型的可靠存储和快捷访问。该模块可以有分布式或集中式数据库类产品实现，也可由文件系统实现。
为了便于更好地理解本发明，以下结合具体的实施例对本发明上述实施例的系统的执行流程进行详细描述。
在本实施例中，本发明实施例的光谱采集和分析系统的具体执行流程包括：
1.开启设备。用户依次开启采集设备和控制终端，并进入控制终端的用户交互界面。
2.建立连接。用户使能控制终端和采集设备间的通信连接，例如，对于无线蓝牙连接，需要开启控制终端上的蓝牙功能。在成功建立连接之后，控制终端的用户界面和采集设备的显示模块都会显示出相应成功连接的信息。
3.采集过程。用户通过交互界面启动光谱采集过程。首先，控制终端的主程序(第二控制模块)通过交互界面得到了开始采集的命令，然后主程序调用设备通信模块向采集设备发送开始采集的命令。采集设备的通信模块收到命令后，反馈给第一控制模块，第一控制模块于是启动光源模块为光谱采集过程提供光照。接着，第一控制模块控制光谱传感器驱动电路工作在初始工作状态，该电路为光谱传感器提供合适的电气环境，之后，第一控制模块不断调整驱动电路使光谱传感器工作在不同状态下，与此同时，第一控制模块也通过读出电路依次读出不同状态下的光谱传感器的输出数据，并通过通信模块将这些数据依次发送给控制终端。采集过程的最后，第一控制模块把非光谱传感器的数据也一并发送出去，最后，发送一个采集完成的标志。
4.控制终端的处理过程。控制终端在采集设备在采集的过程中不断把接受到的数据存储在本地存储中。在接受到采集完成标志之后，根据用户的需求，有如下几种步骤：如果用户只需要完成一次离线采集，则整个过程结束，否则通过远程通信将数据上传。
5.计算过程。计算引擎通过通信接口获取光谱数据以及数据属性和所需操作类型，如果需要建模则调用建模算法，生成模型通过模型库接口把模型存储在模型库中，如果需要预测数据分类属性，则调用预测算法，结合模型库中已有的模型对数据进行分类预测。
综上，根据本发明实施例的光谱采集和分析系统，具有结构简单、便携的优点，通过简单、方便的光谱采集和分析手段，进行物质分析和鉴别，具有广阔应用前景。
本发明的进一步实施例还提出了一种光谱采集和分析系统的控制方法。其中，该光谱采集和分析系统例如为本发明上述任意一个实施例所描述的光谱采集和分析系统。
基于此，结合图5所示，该方法包括以下步骤：
步骤S1：通过控制终端的交互界面控制本地的采集设备，以使采集设备开始进行光谱数据以及当前的设备信息的采集过程。
步骤S2：当采集设备完成光谱数据的采集之后，控制终端读取采集设备的所采集到的数据，并把结果数据存储在存储模块中。
步骤S3：如果当前采集模式为离线采集模式，则采集完成，否则，控制终端与计算引擎建立通信，并将相应的控制数据发送给计算引擎，控制终端等待计算引擎给出结果，并通过用户交互界面显示给用户。换言之，即如果用户指定的当前采集为离线采集操作，则采集完成，否则，控制终端开始与计算引擎建立通信，然后把采集到的数据，需要对这些数据进行怎样的计算处理以及当前数据的大小、分类、属性、唯一编码等信息传输给计算引擎。传输完成后，控制终端等待计算引擎给出结果，并通过用户交互界面显示给用户。
步骤S4：计算引擎在得到控制终端传输过来的控制数据之后，读取模型库中的数据和信息，综合这些信息，使用相应的算法对数据进行建模或者预测计算，并把结果通过通信接口反馈给控制终端。
需要说明的是，本发明实施例的光谱采集和分析系统的控制方法的具体实现方式与本发明实施例的光谱采集和分析系统的具体实现方式类似，具体请参见系统部分的描述，为了减少冗余，此处不再赘述。
综上，根据本发明实施例的光谱采集和分析系统的控制方法，通过简单、方便的光谱采集和分析手段，进行物质分析和鉴别，具有广阔应用前景。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。
Claims (9)
1.一种光谱采集和分析系统，其特征在于，包括：
采集设备，所述采集设备用于采集光谱数据及当前的设备信息；
控制终端，所述控制终端用于控制所述采集设备的采集过程，并输出相应的控制数据；
计算引擎，与所述控制终端进行通信，用于根据所述控制终端传输的控制数据及模型库中的模型数据进行预测计算，并将计算结果反馈至所述控制终端。
所述模型库，所述模型库中存储有所述模型数据。
2.根据权利要求1所述的光谱采集和分析系统，其特征在于，所述控制终端用于读取所述采集设备采集的光谱数据，并在当前采集模式为离线采集模式时，控制采集设备结束采集过程，否则，根据所述光谱数据生成相应的控制数据，并将所述计算信息发送给所述计算引擎。
3.根据权利要求2所述的光谱采集和分析系统，其特征在于，所述控制数据至少包括：所述光谱数据、对所处光谱数据的处理策略、所述光谱数据的大小、分类、属性及唯一编码。
4.根据权利要求1所述的光谱采集和分析系统，其特征在于，所述采集设备包括：
第一控制模块，用于监听通信模块接收到的信息，并对这些信息进行解析，以确定当前所需要进行的操作，并完成相应的操作过程，并将最终的采集数据发送给所述通信模块进行传输；
所述通信模块，用于与所述控制终端进行通信，以接收来自所述控制终端的控制信号，以及将所述采集数据传输给所述控制终端；
光源，用于根据所述第一控制模块发送的开启指令开启，以为光谱采集过程提供所需光亮；
光谱器件，所述光谱器件用于进行光谱采集；
光谱器件驱动电路，用于根据所述第一控制模块的驱动指令为所述光谱器件提供所需的电气环境；
读出电路，用于对所述光谱器件的输出信号进行处理，以得到适于所述第一控制模块直接读取的所述采集数据；
显示模块，用于显示所述采集设备的状态信息。
5.根据权利要求1所述的光谱采集和分析系统，其特征在于，所述采集设备还包括：
非光谱器件，所述非光谱器件用于采集所述当前的设备信息。
6.根据权利要求5所述的光谱采集和分析系统，其特征在于，所述当前的设备信息至少包括：加速度、光照、气压及温湿度。
7.根据权利要求1所述的光谱采集和分析系统，其特征在于，所述控制终端包括：
用户交互界面，所述用户交互界面用于传输用户输入的相关指令；
第二控制模块，用于根据所述相关指令对采集端通信模块、远程通信模块及存储模块进行相应控制；
采集端通信模块，用于与所述采集设备进行通信；
远程通信模块，用于与所述计算引擎进行通信；
存储模块，用于存储所述采集设备传输的所述光谱数据。
8.根据权利要求1所述的光谱采集和分析系统，其特征在于，所述计算引擎包括：
通信接口，用于与所述控制终端进行通信；
模型库接口，用于与所述模型库进行通信，以对所述模型库中的模型数据进行获取或存储；
建模模块，用于根据采集到的光谱数据进行模型训练，得到光谱模型，并存储到所述模型库中；
预测模块，用于从所述模型库中调取对应的模型数据，以对所述光谱数据的分类属性进行预测。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的光谱采集和分析系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过所述控制终端的交互界面控制本地的采集设备，以使采集设备开始进行光谱数据以及当前的设备信息的采集过程；
当采集设备完成光谱数据的采集之后，控制终端读取采集设备的所采集到的数据，并把结果数据存储在所述存储模块中；
如果当前采集模式为离线采集模式，则采集完成，否则，控制终端与计算引擎建立通信，并将相应的控制数据发送给所述计算引擎，控制终端等待计算引擎给出结果，并通过用户交互界面显示给用户；
计算引擎在得到控制终端传输过来的控制数据之后，读取模型库中的数据和信息，综合这些信息，使用相应的算法对数据进行建模或者预测计算，并把结果通过通信接口反馈给控制终端。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710057177.9A CN106814042A (zh) | 2017-01-23 | 2017-01-23 | 光谱采集和分析系统及其控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710057177.9A CN106814042A (zh) | 2017-01-23 | 2017-01-23 | 光谱采集和分析系统及其控制方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106814042A true CN106814042A (zh) | 2017-06-09 |
Family
ID=59112461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710057177.9A Pending CN106814042A (zh) | 2017-01-23 | 2017-01-23 | 光谱采集和分析系统及其控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106814042A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110596020A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-12-20 | Oppo广东移动通信有限公司 | 物质检测方法及装置、存储介质、通信终端 |
| CN112892823A (zh) * | 2021-01-15 | 2021-06-04 | 清华大学 | 基于人工智能算法的制砂控制方法及系统 |
| CN115327150A (zh) * | 2022-10-13 | 2022-11-11 | 山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队(山东省地矿工程勘察院) | 一种控制调节系统和方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103237078A (zh) * | 2013-04-27 | 2013-08-07 | 翁整 | 近红外食品安全鉴别系统 |
| CN203233450U (zh) * | 2013-04-27 | 2013-10-09 | 翁整 | 近红外食品安全鉴别系统 |
| CN105136742A (zh) * | 2015-08-21 | 2015-12-09 | 董海萍 | 基于云端光谱数据库的微型光谱仪及光谱检测方法 |
| CN105675537A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-06-15 | 深圳市芭田生态工程股份有限公司 | 一种光谱检测系统及其采用无线数据连接的光谱检测仪 |
| CN105891146A (zh) * | 2016-03-29 | 2016-08-24 | 电子科技大学 | 用于光谱检测的智能终端及其检测方法 |
| CN105897920A (zh) * | 2016-05-27 | 2016-08-24 | 北京农业信息技术研究中心 | 一种农作物监测分析方法和系统 |
| CN105973837A (zh) * | 2016-05-13 | 2016-09-28 | 深圳市比特原子科技有限公司 | 一种有机物的检测方法及其系统 |
-
2017
- 2017-01-23 CN CN201710057177.9A patent/CN106814042A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103237078A (zh) * | 2013-04-27 | 2013-08-07 | 翁整 | 近红外食品安全鉴别系统 |
| CN203233450U (zh) * | 2013-04-27 | 2013-10-09 | 翁整 | 近红外食品安全鉴别系统 |
| CN105136742A (zh) * | 2015-08-21 | 2015-12-09 | 董海萍 | 基于云端光谱数据库的微型光谱仪及光谱检测方法 |
| CN105675537A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-06-15 | 深圳市芭田生态工程股份有限公司 | 一种光谱检测系统及其采用无线数据连接的光谱检测仪 |
| CN105891146A (zh) * | 2016-03-29 | 2016-08-24 | 电子科技大学 | 用于光谱检测的智能终端及其检测方法 |
| CN105973837A (zh) * | 2016-05-13 | 2016-09-28 | 深圳市比特原子科技有限公司 | 一种有机物的检测方法及其系统 |
| CN105897920A (zh) * | 2016-05-27 | 2016-08-24 | 北京农业信息技术研究中心 | 一种农作物监测分析方法和系统 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110596020A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-12-20 | Oppo广东移动通信有限公司 | 物质检测方法及装置、存储介质、通信终端 |
| CN112892823A (zh) * | 2021-01-15 | 2021-06-04 | 清华大学 | 基于人工智能算法的制砂控制方法及系统 |
| CN112892823B (zh) * | 2021-01-15 | 2022-04-15 | 清华大学 | 基于人工智能算法的制砂控制方法及系统 |
| CN115327150A (zh) * | 2022-10-13 | 2022-11-11 | 山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队(山东省地矿工程勘察院) | 一种控制调节系统和方法 |
| CN115327150B (zh) * | 2022-10-13 | 2023-01-31 | 山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队(山东省地矿工程勘察院) | 一种控制调节系统和方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106814042A (zh) | 光谱采集和分析系统及其控制方法 | |
| CN105683724A (zh) | 对表面的颜色和光谱进行测量及分类的系统和方法 | |
| CN104680213A (zh) | 一种设备之间快速连接及数据传输的控制方法 | |
| CN102759528A (zh) | 一种农作物叶部病害检测方法 | |
| CN202342017U (zh) | 一种指纹识别身份的智能体温采集系统 | |
| CN107577155A (zh) | 智慧家居物联网控制主机及其系统和方法 | |
| CN105866118A (zh) | 一种动物排泄物成分检测系统及方法 | |
| CN107493377A (zh) | 一种基于移动终端应用的热工参数采集装置与方法 | |
| CN106856444A (zh) | 无线供电平台及基于其的人机交互方法、无线供电系统 | |
| CN207850908U (zh) | 一种手持式多光谱仪 | |
| CN110333748A (zh) | 一种用于监控作物生长的客户查询系统及方法 | |
| CN112881310A (zh) | 一种柑橘黄龙病田间智能早期诊断光谱仪 | |
| CN205691511U (zh) | 一种动物排泄物成分检测系统 | |
| CN104392195A (zh) | 一种手持式蓝牙条码扫描器 | |
| CN106768334A (zh) | 一种便携式二维成像微型光谱仪 | |
| CN104678804B (zh) | 一种玉米分散考种数据采集方法 | |
| CN206450322U (zh) | 一种基于微型光谱仪的光谱检测系统 | |
| CN109191319A (zh) | 智慧农业智能互联互通系统 | |
| CN207095709U (zh) | 一种基于物联网的rgb颜色采集设备 | |
| CN103824043A (zh) | 便携式条码扫描器 | |
| CN209148540U (zh) | 基于NB-IoT的近红外光谱仪无线数据采集系统 | |
| CN109743258A (zh) | 一种集中采集远传式物联网智能仪表路由器 | |
| CN207302312U (zh) | 一种蓝牙传输的rgb颜色采集设备 | |
| CN206440383U (zh) | 一种便携式微型光谱仪 | |
| CN105092484A (zh) | 一种液体识别装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170609 |