CN207662518U - 一种基于光谱分析的目标分类识别检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于光谱分析的目标分类识别检测系统，涉及光谱识别领域；包括外壳、嵌入外壳的成像镜头和设置在外壳内与成像镜头连接的高光谱成像装置，高光谱成像装置靠近成像镜头处设置有光谱仪狭缝，还包括与微处理器和与微处理器连接的计算机，还包括以成像镜头为中心对称设置的RGB相机A和RGB相机B，用于实时获取光谱仪狭缝对应的二维图像，RGB相机A和RGB相机B均与微处理器电性连接，解决了现有光谱识别系统因光谱通道少、分辨率和精度差、且需对图像进行采集分析处理后才能得到目标精准光谱信息，导致光谱识别精度差、处理复杂和实时性低的问题，达到了观察和检测的实时同步，减少数据处理的复杂程度，提高识别效率和精度的效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及光谱识别领域，尤其是一种基于光谱分析的目标分类识别检测系统。
背景技术
关于目标识别的方式方法有很多种，比如，在军事应用中，热红外成像可以对军事伪装下的目标进行识别和探测，找到潜在的伪装目标下的目标；在日常生活中，医药行业有非常严格的检验标准，由于对样品不能有破坏或者接触，所以需要特殊的检测设备对生产线上的异物进行检测；大多数的检测手段都是基于图像处理技术的，比如，红外成像、图像(人脸)识别，而这些技术手段在一定程度上并非能完全解决所有问题，比如，伪装后的人脸，很难观察到内部特征信息，容易漏检。
光谱成像技术是建立在传感器、计算机等技术的基础上，随着光电探测技术的发展，多光谱成像、高光谱成像、超光谱成像、LCTF成像、AOTF成像、偏振成像技术应运而生。这几种成像方式都需要包含着光谱分光的光谱仪、光谱接收所需的光电子探测器、以及消除色散等问题的光学成像镜头等部件，有这些主结构体配合扫描或者成像机构才能获取到相应的数据结构体。
高光谱成像技术是近二十年来发展起来的基于非常多窄波段的影像数据技术，在多光谱成像的基础上，在从紫外到近红外(200-2500nm)的光谱范围内，利用成像光谱仪，在光谱覆盖范围内的数十或数百条光谱波段对目标物体连续成像，在获得物体空间特征成像的同时获得了被测物体的光谱信息；由于物质(体)的反射光谱具有“指纹”效应，不同物不同谱，同物一定同谱的原理来分辨不同的物质信息；利用光谱信息完成目标识别和探测已逐渐成熟，现有技术中最接近的系统有：第一种高光谱成像系统包括成像光谱仪、CCD相机(面阵探测器)、成像镜头、成像扫描位移设备、计算机和采集控制软件等，目前其系统采用的是推扫式、摆扫式的成像方式，在位移设备的带动下，光谱相机可同时、快速获取对应目标的光谱和影像信息，但是存在的缺点是：随着波段数的增加，数据量成指数增加，导致处理难度大；由于相邻波段高度相关，冗余信息也相对增加；第二中系统指基于液晶可调谐滤光片LCTF技术的高光谱成像系统，其包括光学镜头、液晶可调滤光片LCTF和一套CCD成像系统；由于无扫描机械结构，高像素相机采集，可以获取到非常好的空间分辨率图像，而LCTF相机或者滤光片轮模式的相机受制于LCTF模块和滤光片轮数量的制约，其获取到的图像的光谱分辨率比较差。现有的技术都是将图像信息进行处理后得到光谱信息，再根据光谱信息进行分析完成识别和检测，其中存在分辨率低、设备要求高的缺点，实时性差且处理难度大，所以需要一种可以根据光谱信息简便、实时检测和识别目标的系统。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：本实用新型提供了一种基于光谱分析的目标分类识别检测系统，解决了现有光谱识别系统因光谱通道少、分辨率和精度差、且需对图像进行采集分析处理后才能得到目标精准光谱信息，导致光谱识别精度差、处理复杂和实时性低的问题。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种基于光谱分析的目标分类识别检测系统，包括外壳、嵌入外壳的成像镜头和设置在外壳内与成像镜头连接的高光谱成像装置，高光谱成像装置靠近成像镜头处设置有光谱仪狭缝，还包括与高光谱成像装置电性连接的微处理器和与微处理器连接的计算机，还包括以成像镜头为中心对称设置的RGB相机A和RGB相机B，用于实时获取光谱仪狭缝对应的二维图像，所述RGB相机A和RGB相机B均与微处理器电性连接。
优选地，所述RGB相机A和RGB相机B与成像镜头的间距均为2-4cm。适当间距保证结构上的对称，使得高光谱成像行信息处于两个RGB相机拍摄范围的中部，有利于快速识别目标；
优选地，还包括设置在外壳表面的把手和设置在外壳底部用于缓冲和支撑的四个支座。便于携带，设置缓冲和支撑的支座，有利于保护装置的稳定性，提高检测精度。
优选地，所述高光谱成像装置包括与成像镜头连接的成像光谱仪、环绕成像光谱仪的光谱仪压块、设置在光谱仪压块下端的固定底座、面阵探测器、用于连接成像光谱仪和面阵探测器的固定件和设置于固定件与面阵探测器之间用于消除二级光谱的滤光片。有利于直接获取目标的光谱信息，避免现有装置需要采集图像信息处理后得到光谱信息的繁杂流程的缺点，增设滤光片消除二级光谱的干扰，适用于可见-近红外波段，进一步提高系统的实用性，促进提高系统的识别效果；
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
1.本实用新型通过在成像镜头两端对称设置两个RGB相机，通过高光谱成像装置获取光谱信息的同时实时获取光谱仪狭缝对应的二维图像，通过微处理器存储采集信息后连接计算机完成快速识别，实现实时观察和监控光谱仪狭缝拍摄行信息对应目标的坐标信息，简便获取目标的三维图像信息，解决了现有光谱识别系统采用推扫式设备检测不便、采用LCTF技术因受制于LCTF模块和滤光片轮数量导致光谱分辨率低，均通过图像信息处理得到光谱信息导致实时性差的问题，导致光谱识别精度差、处理复杂和实时性低的问题，达到了观察和检测的实时同步，减少数据处理的复杂程度，提高识别效率和精度的效果；
2.本实用新型将高光谱相机采集的光谱信息经过微处理器通过USB信号线与计算机连接，通过处理行信息对应的数据，极大地降低数据处理难度，避免现有成像装置冗余的缺点，与数据库里的光谱数据进行比较，快速得出光谱信息的目标识别结果；
3.本实用新型的高光谱成像装置中增设滤光片，消除二级光谱的干扰，适用于可见-近红外波段，进一步提高系统的实用性，促进提高系统的识别效果；
4.本实用新型RGB相机A和RGB相机B与成像镜头对称设置行信息处于实RGB相机拍摄范围的中部，准确定位每个像元所对应的检测目标，实现相关像素点的对应，提高探测能力和识别效率的同时提高识别精度。
附图说明
本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的正视图；
图3是本实用新型的高光谱成像内部结构示意图；
图4是本实用新型的RGB图像和光谱曲线效果示意图；
图5是本实用新型的突显效果示意图。
附图说明：1-外壳，2-成像镜头，3-RGB相机A，4-RGB相机B，5-把手，6-支座，7-面阵探测器，8-成像光谱仪，9-固定底座，10-光谱仪压块，11-滤光片，12-固定件。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
下面结合图1-5对本实用新型作详细说明。
实施例1
一种基于光谱分析的目标分类识别检测系统，包括外壳1、嵌入外壳1的成像镜头2和设置在外壳1内与成像镜头2连接的高光谱成像装置，高光谱成像装置靠近成像镜头2处设置有光谱仪狭缝，还包括与高光谱成像装置电性连接的微处理器和与微处理器连接的计算机，还包括以成像镜头2为中心对称设置的RGB相机A3和RGB相机B4，用于实时获取光谱仪狭缝对应的二维图像，RGB相机A3和RGB相机B4均与微处理器电性连接。外壳1宽度为10cm，RGB相机A3和RGB相机B4与成像镜头2的间距为2cm，成像镜头2采用标准的C口镜头，其镜头后焦平面到探测器靶面的焦距至少为17.5mm，成像镜头2采用17mm的定焦镜头，RGB相机A3和RGB相机B4像素最大值均为2048*2048，其镜头的焦距均为12mm，狭缝是光谱成像装置的一个光入射口，长度为14mm，宽度为30um，RGB相机A3和RGB相机B4与微处理器使用USB3.0信号线连接，高光谱成像装置中的高光谱相机也使用USB3.0信号线与微处理器连接；通过在成像镜头2两端对称设置两个RGB相机，通过高光谱成像装置获取光谱信息的同时实时获取光谱仪狭缝对应的二维图像，通过微处理器存储采集信息后连接计算机完成快速识别，实现实时观察和监控光谱仪狭缝拍摄行信息对应目标的坐标信息，简便获取目标的三维图像信息，达到了观察与检测的实时同步，减少数据处理复杂度，提高识别效率和精度的效果。
实施例2
还包括设置在外壳1表面的把手5和设置在外壳1底部用于缓冲和支撑的四个支座6。把手5采用PVC材料，支座6采用橡胶材料，便于携带，设置缓冲和支撑的支座，有利于保护装置的稳定性，提高检测精度。
实施例3
高光谱成像装置包括与成像镜头2连接的成像光谱仪8、环绕成像光谱仪8的光谱仪压块10、设置在光谱仪压块10下端的固定底座9、面阵探测器7、用于连接成像光谱仪8和面阵探测器7的固定件和设置于固定件与面阵探测器7之间用于消除二级光谱的滤光片11。面阵探测器7采用黑白面阵列探测器，高光谱相机像素为1392*1040，通过高光谱成像装置直接获取光谱信息，滤光片11采用消二级光谱滤光片，用于消除二级光谱。
实施例4
微处理器通过无线装置或者USB信号线与计算机连接，将采集数据与数据库的数据匹配快速得出识别结果；整个过程时间实现ms级，有效提高实时性。
工作原理：高光谱成像装置直接获取目标的光谱信息，避免了现有装置通过图像采集后转换得到光谱信息带来的延时性，通过以成像镜头2为中心对称设置的RGB相机A3和RGB相机B4，成像镜头2的像素点与RGB相机A3和RGB相机B4的像素点一一对应，高光谱相机狭缝对应的行信息处于RGB相机A3和RGB相机B4拍摄范围的中部，完成RGB相机A3和RGB相机B4实时获取高光谱相机狭缝对应的二维图像，将采集的数据通过微处理器发送至计算机，与计算机中的光谱数据库匹配，快速得出识别结果，同时实现实时观察和监控高光谱相机狭缝所拍摄行所对应实体目标的位置坐标信息，准确定位每个像元所对应的检测目标，基于光谱信息获得实时拍摄目标的三维图像信息，更为快速、精准的确定目标的图像和光谱信息，效果分析如下：如图4-5所述，第一张图片为RGB相机A和RGB相机B采集的RGB图像，右侧图片为高光谱相机狭缝探测的目标，第三张图片中的曲线为狭缝探测目标行信息对应的光谱曲线，下面的两张图片为狭缝探测目标的突显，以前的识别结果里面含有其他突显，本申请的结果只突显高光谱相机用光谱匹配分析法得到的RGB拍摄区域信息所需点的探测目标；达到了观察和检测的实时同步，减少数据处理的复杂程度，提高识别效率和精度的效果。
Claims (4)
1.一种基于光谱分析的目标分类识别检测系统，包括外壳(1)、嵌入外壳(1)的成像镜头(2)和设置在外壳(1)内与成像镜头(2)连接的高光谱成像装置，高光谱成像装置靠近成像镜头(2)处设置有光谱仪狭缝，还包括与高光谱成像装置电性连接的微处理器和与微处理器连接的计算机，其特征在于：还包括以成像镜头(2)为中心对称设置的RGB相机A(3)和RGB相机B(4)，用于实时获取光谱仪狭缝对应的二维图像，所述RGB相机A(3)和RGB相机B(4)均与微处理器电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于光谱分析的目标分类识别检测系统，其特征在于：所述RGB相机A(3)和RGB相机B(4)与成像镜头(2)的间距均为2-4cm。
3.根据权利要求1所述的一种基于光谱分析的目标分类识别检测系统，其特征在于：还包括设置在外壳(1)表面的把手(5)和设置在外壳(1)底部用于缓冲和支撑的四个支座(6)。
4.根据权利要求1所述的一种基于光谱分析的目标分类识别检测系统，其特征在于：所述高光谱成像装置包括与成像镜头(2)连接的成像光谱仪(8)、环绕成像光谱仪(8)的光谱仪压块(10)、设置在光谱仪压块(10)下端的固定底座(9)、面阵探测器(7)、用于连接成像光谱仪(8)和面阵探测器(7)的固定件(12)和设置于固定件(12)与面阵探测器(7)之间用于消除二级光谱的滤光片(11)。
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| CN108151879A (zh) * | 2018-01-12 | 2018-06-12 | 四川双利合谱科技有限公司 | 一种基于光谱分析的目标分类识别检测系统 |
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