CN114584712A - 一种快速获取可调谐光谱图像的方法、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种快速获取可调谐光谱图像的方法、设备及存储介质，其中方法包括以下步骤：步骤1，接收上位机下发的谱段列表指令，所述谱段列表指令为需要获取哪些谱段的光谱图像；步骤2，自动下发切换谱段指令到调谐器，切换谱段成功后，控制CMOS Sensor曝光成像；步骤3，接收CMOS Sensor成像后发送的图像数据；步骤4，发送图像数据给上位机；步骤5，开始下一谱段光谱图像的采集，重复上述步骤2到步骤4。本发明的控制过程中，可以缩短拍照时间，提高拍照的效率。减少了上位机和下位机控制指令交互的次数。上位机只需要在下发波段列表后，连续快速获取下位机送出的光谱图像即可，避免了因获取图像不及时，导致丢失光谱图像的问题产生。
Description
技术领域
本发明属于可调谐光谱相机技术领域，尤其涉及一种快速获取可调谐光谱图像的方法、设备及存储介质。
背景技术
可调谐光谱相机成像技术从时间维度上可以分为基于多次曝光的扫描方式和单次曝光的计算成像方式。多次曝光成像技术的特点是，如果要获得多个谱段的光谱图像，就需要光谱相机执行多次的切换谱段，曝光成像等操作。基于此特点，在拍摄多个光谱图像时，需要在极短时间内完成多个谱段的快速切换，获取图像，传输图像等操作，整个拍照过程如图1中的流程图所示。
在整个拍照过程中，如果时序控制，信号同步等处理不当，极大可能导致:
1.拍照时间耗时过长，影响图像采集的效率和最后产生的光谱曲线的准确性。
比如在步骤2，切换谱段还未完成的情况下，开始执行步骤3,上位机下发拍照指令。此时获得的图像数据实际并非期望波段的光谱图像，不适合用作后期的光谱图像分析。反之，如果在步骤2，切换谱段已经完成后，延时下发拍照指令。便会增加拍照的额外耗时，影响图像采集的效率。
2.出现单/多个谱段图像丢失的问题。
比如在步骤6，下位机已将光谱图像送出给上位机，但是此时上位机延时不取走数据，便可能导致该光谱图像被后面送出的图像所覆盖。最终导致该谱段图像丢失。
如图2所示，在现有的控制流程中，在整个拍照过程中，相机一直开启视频流。上位机主动发出控制指令，让下位机送出X个光谱图像。上位机根据测试经验，从X个图像中跳过N个图像，然后抽取出1个图像作为当前谱段的光谱图像。由于上位机无法确定下位机送出的图像中哪张是谱段切换稳定后，合格的光谱图像。只能在开启视频流的前提下，根据测试经验，跳过前面的N个图像，再抽取一张作为当前的光谱图像。这个控制流程具有不确定性。如果跳过图像多了，会增加额外耗时，降低拍照效率。如果跳过图像少了，又会导致光谱图像不正确，影响后续的光谱曲线分析。
发明内容
针对上述问题，本发明第一方面提供了一种快速获取可调谐光谱图像的方法，包括以下步骤：
步骤1，接收上位机下发的谱段列表指令，所述谱段列表指令为需要获取哪些谱段的光谱图像；
步骤2，自动下发切换谱段指令到调谐器，切换谱段成功后，控制CMOS Sensor曝光成像；
步骤3，接收CMOS Sensor成像后发送的图像数据；
步骤4，发送图像数据给上位机；
步骤5，开始下一谱段光谱图像的采集，重复上述步骤2到步骤4。
优选的，所述CMOS Sensor是具有Low Power Mode功能的Sensor元器件，并在执行步骤1之前控制CMOS Sensor关闭视频流，进入Low Power Mode模式。
本发明第二方面还提供了一种快速获取可调谐光谱图像的设备，所述设备包括至少一个处理器和存储器；
所述存储器存储有快速获取可调谐光谱图像的计算机执行程序；
所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机执行程序时，可以实现第一方面所述的快速获取可调谐光谱图像的方法。
本发明第三方面还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行程序，所述计算机执行程序被处理器执行时用于实现第一方面所述的快速获取可调谐光谱图像的方法。
与现有技术相比，本发明中提出的快速获取可调谐光谱图像的方法、设备及存储介质可以产生如下有益效果：
1.本发明的控制过程中，上位机不需要等待谱段切换稳定前后，跳过N个frame光谱图像。可以缩短拍照时间，提高拍照的效率。
2.本发明的控制过程中，由于选取的CMOS Sensor Low Power模式特性，在关闭视频流的情况下，可触发CMOS Sensor执行曝光成像操作。下位机送出的光谱图像准确性高。
3.本发明的控制过程中，减少了上位机和下位机控制指令交互的次数。上位机只需要在下发波段列表后，连续快速获取下位机送出的光谱图像即可。避免了因获取图像不及时，导致丢失光谱图像的问题产生。
附图说明
图1为现有技术中的拍照流程图。
图2为现有技术中的控制方法流程图。
图3为本发明中的控制方法流程图。
图4为本发明中设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对发明进行进一步说明。
实施例1：
如图3所示，一种快速获取可调谐光谱图像的方法，包括以下步骤：
步骤1，接收上位机下发的谱段列表指令，所述谱段列表指令为需要获取哪些谱段的光谱图像；
步骤2，自动下发切换谱段指令到调谐器，切换谱段成功后，控制CMOS Sensor曝光成像；
步骤3，接收CMOS Sensor成像后发送的图像数据；
步骤4，发送图像数据给上位机；
步骤5，开始下一谱段光谱图像的采集，重复上述步骤2到步骤4。
上述步骤是站在下位机的角度完成整个流程。所述CMOS Sensor是具有Low PowerMode功能的Sensor元器件，并在执行步骤1之前控制CMOS Sensor关闭视频流，进入LowPower Mode模式。
其中上位机，这里指的是运行在PC或者手机上的camera API程序。其中下位机，这里指的是相机中的控制处理组件。上位机首先通过uvc扩展单元通信协议，下发波段列表指令，告知下位机，需要获取哪些波段的光谱图像，如[band0,band1,band2]。
下位机收到指令后，会自动下发切换谱段指令到调谐器，驱动滤波调节器，滤波调节器完成滤波片切换，达到光谱谱段切换的效果。切换谱段是一个过程，并非瞬时完成。切换谱段成功后，控制CMOS Sensor曝光成像。
关于CMOS Sensor选型:可选择具有Low Power Mode功能的Sensor元器件，如OV公司的OG01A1B。Low Power Mode:该功能主要支持可在关闭视频流的情况下，通过指令触发CMOS Sensor进行曝光操作，输出指定个数的图像数据。
需要特别说明的是，本发明流程对比现有技术，最大优势在于，整个流程中，上位机不需要针对每个波段都下发切换谱段指令和跳过N个Frame指令，主要执行步骤1。本发明将切换谱段，触发CMOS Sensor曝光成像的控制权交给下位机。由于关闭视频流和开启LowPower Mode模式，下位机送出的光谱图像中，没有非当前谱段的光谱图像，也没有调谐过程中不稳定的光谱图像。由于下位机保证了光谱图像的准确性。上位机只需要关注接收并处理下位机送出的波段图像即可。
实施例2：
如图4所示，本发明同时提供了一种快速获取可调谐光谱图像的设备，设备包括至少一个处理器和存储器，同时还包括通信接口和内部总线；
其中存储器存储有快速获取可调谐光谱图像的计算机执行程序；
所述至少一个处理器执行存储器存储的计算机执行程序时，可以实现如实施例1所述的快速获取可调谐光谱图像的方法。
处理器的具体实现过程可参见上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，本实施例此处不再赘述。
实施例3：
本发明同时提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行程序，所述计算机执行程序被处理器执行时用于实现如如实施例1所述的快速获取可调谐光谱图像的方法。
具体地，可以提供配有可读存储介质的系统、装置或设备，在该可读存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施例的功能的软件程序代码，且使该系统、装置或设备的计算机或处理器读出并执行存储在该可读存储介质中的指令。
在这种情况下，从可读介质读取的程序代码本身可实现上述实施例中任何一项实施例的功能，因此机器可读代码和存储机器可读代码的可读存储介质构成了本发明的一部分。
可读存储介质包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-20ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD-RW)、磁带、非易失性存储卡和ROM。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上或云上下载程序代码。
应理解，上述处理器可以是中央处理单元(英文：Central Processing Unit，简称：CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(英文：Digital Signal Processor，简称：DSP)、专用集成电路(英文：Application Specific Integrated Circuit，简称：ASIC)等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合发明所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。
存储器可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储NVM，例如至少一个磁盘存储器，还可以为U盘、移动硬盘、只读存储器、磁盘或光盘等。
总线可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，ISA)总线、外部设备互连(Peripheral Component，PCI)总线或扩展工业标准体系结构(.XtendedIndustry Standard Architecture，EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，本申请附图中的总线并不限定仅有一根总线或一种类型的总线。
上述存储介质可以是由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。
一种示例性的存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于专用集成电路(Application Specific Integrated Circuits，简称：ASIC)中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于终端或服务器中。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (4)
1.一种快速获取可调谐光谱图像的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，接收上位机下发的谱段列表指令，所述谱段列表指令为需要获取哪些谱段的光谱图像；
步骤2，自动下发切换谱段指令到调谐器，切换谱段成功后，控制CMOS Sensor曝光成像；
步骤3，接收CMOS Sensor成像后发送的图像数据；
步骤4，发送图像数据给上位机；
步骤5，开始下一谱段光谱图像的采集，重复上述步骤2到步骤4。
2.如权利要求1所述的一种快速获取可调谐光谱图像的方法，其特征在于：所述CMOSSensor是具有Low Power Mode功能的Sensor元器件，并在执行步骤1之前控制CMOS Sensor关闭视频流，进入Low Power Mode模式。
3.一种快速获取可调谐光谱图像的设备，其特征在于：所述设备包括至少一个处理器和存储器；
所述存储器存储有快速获取可调谐光谱图像的计算机执行程序；
所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机执行程序时，可以实现如权利要求1或2所述的快速获取可调谐光谱图像的方法。
4.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行程序，所述计算机执行程序被处理器执行时用于实现如权利要求1或2所述的快速获取可调谐光谱图像的方法。
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