CN111999256A - 一种土表图像获取装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种土表图像获取装置，包括平板扫描仪，所述平板扫描仪包括壳体和玻璃面板，所述壳体内安装包括光电转换部件、光源、A/D转换器、扫描仪主板和机械转动部分，还包括接触于土壤表面的外源光线隔离部件。本发明利用扫描仪成熟的扫描技术，对其结构进行改进，以适应土壤表面完整的扫描，获取清晰、完整、标准的土壤表面数字图像，为土壤表面的科研工作提供了非常大的便利性和通用性。
Description
技术领域
本发明属于图像获取设备领域，涉及土壤表面图像获取设备。
背景技术
土壤颜色是土壤物质组成及其性质的反映，也是判断和研究成土环境、土壤类型及其肥力特征的重要依据。太阳光照射到土壤表面时，红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等可见光谱的一部分被土壤吸收，一部分被反射。这些反射的色光混合起来就是土壤表面所呈现的颜色。土壤颜色与土壤中的腐殖质含量、水分含量、暗色矿物(如氧化铁、氧化锰、黑云母等)含量、浅色矿物(如二氧化硅、氧化铝、碳酸钙等)含量密切相关。
土壤颜色是土壤的重要形态特征之一，我国土壤类型多，颜色多种多样，由南京土壤研究所和西安光机所共同研制的《中国标准土壤色卡》是我国第一本比较完整的、可供土壤、自然地理、地质和考古工作者描述土壤、沉积物、沉积岩等颜色用的标准芒塞尔土色卡。《中国标准土壤色卡》共有15张色调页，28种色调，426个色片。
目前，在调查土壤表面颜色信息的工作中主要是实地调查，有条件时拍照保存。但是不同品牌及型号的手机或数码相机所拍摄的照片色彩偏差较大，不宜直接将其与标准色卡进行对比。而且拍摄照片时的距离对土壤表面细节的体现效果影响也很大。然而，发明人发现现有技术中缺乏标准的土壤表面数据化信息获取设备。
为获取土壤表面信息，发明人尝试了多种捕获影像的装置，但都不能满足科学研究的需求。
扫描仪是一种捕获影像的装置，作为一种光机电一体化的电脑外设产品，扫描仪是利用光感器件，将检测到的光信号转换成电信号，再将电信号通过模拟/数字(A/D)转换器转化为数字信号，传输到计算机中，其组成部件包括光电转换部件、光源、A/D转换器、扫描仪主板和机械转动部分，扫描仪的影像捕获与转换技术已十分成熟。然而，现有技术中的扫描仪并不能用于土壤表面扫描。
发明内容
鉴于此，本发明目的在于提供一种基于扫描设备的土表图像获取装置。
发明人通过长期的探索和尝试，以及多次的实验和努力，不断的改革创新，为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是，提供一种土表图像获取装置，包括平板扫描仪，所述平板扫描仪包括壳体和玻璃面板，所述壳体内安装包括光电转换部件、光源、A/D转换器、扫描仪主板和机械转动部分，还包括接触于土壤表面的外源光线隔离部件。
根据本发明土表图像获取装置的一个具体实施方式，所述外源光线隔离部件为避光圈，所述玻璃面板位于所述避光圈的圈内。
根据本发明土表图像获取装置的一个具体实施方式，所述避光圈采用不透光柔性材料或硬质材料制成。
根据本发明土表图像获取装置的一个具体实施方式，所述避光圈至少为一圈。
根据本发明土表图像获取装置的一个具体实施方式，还包括比色卡，所述比色卡位于土壤表面和玻璃面板之间。
根据本发明土表图像获取装置的一个具体实施方式，还包括定位玻板，所述定位玻板位于土壤表面和玻璃面板之间；所述定位玻板不大于所述玻璃面板。
根据本发明土表图像获取装置的一个具体实施方式，所述定位玻板上设置有多颗能够插入土壤的定位钉。
根据本发明土表图像获取装置的一个具体实施方式，所述定位玻板上贴设有一层比色膜。
根据本发明土表图像获取装置的一个具体实施方式，所述比色膜上设置有比色区和透明区。
根据本发明土表图像获取装置的一个具体实施方式，所述避光圈的厚度大于所述定位玻板的厚度。
与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点：
a)本发明利用扫描仪成熟的扫描技术，对其结构进行改进，以适应土壤表面完整的扫描，获取清晰、完整、标准的土壤表面数字图像，为土壤表面的科研工作提供了非常大的便利性和通用性。
b)本发明土表图像获取装置的一个实施方式中，使用接触于土壤表面的外源光线隔离部件完全隔离外源光线，保证扫描仪的工作部件处于完全黑暗的环境中，在扫描土壤的过程中，只有扫描仪自带光源发出的光照射到土壤表面上，确保土壤颜色获取的准确性。
c)本发明土表图像获取装置的一个实施方式中，采用避光圈进行遮光，简单、方便，避光效果好。
d)本发明土表图像获取装置的一个实施方式中，通过设置比色卡，在扫描土壤表面的同时扫描比色卡，更便于图像上的土壤颜色与土壤标准颜色进行对比和对应。
e)本发明土表图像获取装置的一个实施方式中，通过设置定位玻板，可以对扫描区域的土壤表面进行预保护，并可以使用定位玻板作为参照，平整土壤表面，以获得更好的扫描效果。设置定位玻板，还可以隔离土壤和扫描仪的玻璃面板，保持玻璃面板干净清洁，而清理定位玻板更加方便。设置定位玻板，可以确保扫描仪的光电转换部件与土壤表面的安全工作距离更近。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明土表图像获取装置一较佳实施例的右视示意图。
图2是图1的立体机构示意图。
图3是图1中A-A剖视结构示意图。
图4是本发明土表图像获取装置一较佳实施例中定位玻板前视示意图。
图5是图4的立体结构示意图。
图6是本发明土表图像获取装置一较佳实施例中色卡膜俯视示意图。
图中标记分别为：100平板扫描仪，
101第一避光圈，
102第二避光圈，
200定位玻板，
201边框，
202定位钉，
300色卡膜
301标准色卡。
具体实施方式
下面结合附图与一个具体实施例进行说明。
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中可以不对其进行进一步定义和解释。
参见图1至图6。本实施例所描述的土表图像获取装置，包括平板扫描仪100，所述平板扫描仪包括壳体和玻璃面板，所述壳体内安装包括光电转换部件、光源、A/D转换器、扫描仪主板和机械转动部分。扫描仪所需的工作电源以及扫描图像的传输，采用现有技术即可。扫描仪机体部分，可以理解为，使用接触于土壤表面的外源光线隔离部件替代现有平板式扫描仪的盖板部件。本发明使用外源光线隔离部件将扫描仪玻璃面板四周的光完全遮蔽，使光线不能进入扫描仪内部。扫描时，平板扫描仪自带光源发出的光照射在土壤表面，一部分光被土壤吸收，一部分被反射。这些反射的色光混合起来就是土壤表面所呈现的颜色。土壤颜色与土壤中的腐殖质含量、水分含量、暗色矿物(如氧化铁、氧化锰、黑云母等)含量、浅色矿物(如二氧化硅、氧化铝、碳酸钙等)含量密切相关。这些反射的光被扫描仪的光感器件检测到，并被转化为电信号，再将电信号通过模拟/数字(A/D)转换器转化为数字信号，传输到计算机中。在野外进行土壤表面的扫描，可以携带笔记本电脑，将平板扫描仪100与笔记本电脑连接。当然，也可以设置为，使用独立电源为平板扫描仪100提供工作电压，扫描数据通过无线传输的方式传输到储存器中。通过对平台扫描仪的结构进行改进，以适应土壤表面完整的扫描，获取清晰、完整、标准的土壤表面数字图像，为土壤表面的科研工作提供了非常大的便利性和通用性。使用接触于土壤表面的外源光线隔离部件完全隔离外源光线，保证扫描仪的工作部件处于完全黑暗的环境中，在扫描土壤的过程中，只有扫描仪自带光源发出的光照射到土壤表面上，确保土壤颜色获取的准确性。扫描仪在扫描的时候，不能漏光，否则获得的图像数据会受到非常大的干扰。土壤表面并非是平整光滑的表面，而土壤的厚度相对于扫描仪来说是无穷大的，因此，改变现有技术通过盖板遮光为使用外源光线隔离部件四周遮光，能够使扫描仪获得高质量的扫描数据。
本实施例中，所述外源光线隔离部件为避光圈，所述玻璃面板位于所述避光圈的圈内。也就是，避光圈围绕剥离面板的四周。避光圈采用不透光柔性材料或硬质材料制成，确保外源光如自然光进入扫描仪。所述外源光，是指扫描仪自带光源以外的光。使用柔性材料，例如橡胶圈、橡胶胎圈，通过挤压，柔性材料形变，并与土壤凹凸不平的表面贴合。使用硬质材料，例如金属板，包括铁板、钢板、铝板等，通过将金属板插入土壤实现外源光的隔离。
所述避光圈至少为一圈，本实施例中，避光圈为两圈，包括第一避光圈101和第二避光圈102，第一避光圈101位于第二避光圈102外侧。第一避光圈101与第二避光圈102直接与平板扫描仪的壳体连接，第一避光圈101与第二避光圈102不直接连接。第一避光圈101和第二避光圈102可以采用相同的材质制作，也可以采用不同的材质制作；第一避光圈101与第二避光圈102不同时选用硬质材料制作。
还包括比色卡，所述比色卡位于土壤表面和玻璃面板之间。
本实施例中，还包括定位玻板200，所述定位玻板200位于土壤表面和玻璃面板之间，所述定位玻板200不大于所述玻璃面板。本实施例中，定位玻板200与玻璃面板等大。定位玻板，可以对扫描区域的土壤表面进行预保护，并可以使用定位玻板作为参照，选择扫描区域，平整土壤表面，以获得更好的扫描效果。设置定位玻板，还可以隔离土壤和扫描仪的玻璃面板，保持玻璃面板干净清洁，而清理定位玻板比清洁玻璃面板更加方便。扫描距离越近，扫描效果越好。设置定位玻板，还可以确保扫描仪的光电转换部件与土壤表面的安全工作距离更近。因设置了避光圈，在土壤表面安装土表图像获取装置时，并不能观察到玻璃面板与土壤之间的间距，间距较大，扫描效果不佳，间距过小，可能使土壤粘贴栽剥离面板上，土壤中的石子、金属废弃物、玻璃渣等杂质还会逐渐在玻璃面板划出划痕，影响后期的扫描效果。定位玻板200的厚度小于所述避光圈的厚度。
为固定定位玻板，使其不滑动，能快速、准确地用避光圈遭住定位玻板200，在所述定位玻板200上设置有多颗能够插入土壤的定位钉202。定位钉200可以直接粘合在定位玻板200上，也可以先在定位玻板周边或设置定位钉的边安装边框201，再在边框201上设置定位钉202。
为使获得的土壤颜色与标准颜色之间误差更小，在扫描土壤表面的时候，同时扫描土壤标准色卡，即在所述定位玻板200上贴设有一层比色膜300。所述比色膜300上设置有比色区和透明区，比色区设置有多个标准色卡301。《中国标准土壤色卡》共有15张色调页，28种色调，426个色片。可根据不同区域的常见土壤颜色范围，选择相应的标准色片作为标准色卡301。本实施例中，比色膜300为矩形，标准色卡301可以设置在比色膜300的一个边，两个边、三个边或四个边上。比色膜300可以贴设在定位玻板200上方，也可以贴设在定位玻板200下方。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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设备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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种土表图像获取装置，包括平板扫描仪，所述平板扫描仪包括壳体和玻璃面板，所述壳体内安装包括光电转换部件、光源、A/D转换器、扫描仪主板和机械转动部分，其特征在于，还包括接触于土壤表面的外源光线隔离部件。
2.根据权利要求1所述的土表图像获取装置，其特征在于，所述外源光线隔离部件为避光圈，所述玻璃面板位于所述避光圈的圈内。
3.根据权利要求2所述的土表图像获取装置，其特征在于，所述避光圈采用不透光材料柔性材料或硬质材料制成。
4.根据权利要求2所述的土表图像获取装置，其特征在于，所述避光圈至少为一圈。
5.根据权利要求1所述的土表图像获取装置，其特征在于，还包括比色卡，所述比色卡位于土壤表面和玻璃面板之间。
6.根据权利要求2所述的土表图像获取装置，其特征在于，还包括定位玻板，所述定位玻板位于土壤表面和玻璃面板之间；所述定位玻板不大于所述玻璃面板。
7.根据权利要求6所述的土表图像获取装置，其特征在于，所述定位玻板上设置有多颗能够插入土壤的定位钉。
8.根据权利要求6所述的土表图像获取装置，其特征在于，所述定位玻板上贴设有一层比色膜。
9.根据权利要求9所述的土表图像获取装置，其特征在于，所述比色膜上设置有比色区和透明区。
10.根据权利要求6所述的土表图像获取装置，其特征在于，所述避光圈的厚度大于所述定位玻板的厚度。
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