论文部分内容阅读
多光谱成像技术是植物生长研究的一种重要手段，在国内外已经得到广泛应用。根据植物的叶绿素、N元素等组分同其反射光谱特征的密切关系，以及植物叶绿素、蛋白质的荧光效应，可以实时分析诊断植物的生长状况，内部叶绿素密度、氮素水平等营养状况，为生长监控提供直接数据支持。其快速、非破坏性的检测特点，可以实现对植物样本的无污染、在线检测。
微型多光谱成像系统的研制能够弥补空间生命科学实验中实时在线检测技术的不足，为今后空间生物培养过程监控和定量分析提供更加全面有效的仪器支持，对发展空间微小型化测试测量技术和仪器研制起到促进作用。
本文针对空间高等绿色植物的实时生长监测提出了一种新型的微型化可见光/近红外波段的、可用户定制的多光谱成像仪。该系统采用新型的窄带集成滤波片阵列实现分光，能很好地满足空间科学实验的恶劣环境，同时仪器结构简单，体积、质量、功耗能很好地满足空间仪器要求。
本课题研制的微型多光谱成像系统的主要功能是实现对植物组织(叶面等)用户波段的多光谱图像采集、处理和融合，以及计算视场中每个点的光谱曲线，为植物学研究提供最直接的光谱数据支持。
样机的研制包括技术指标的确定，总体技术方案设计，照明系统设计，分光系统的研制，CCD驱动电路和高速图像处理系统的设计，以及数据处理显示软件的编写。其中，采用窄带集成滤波阵列实现分光系统，解决实际应用中的安装、性能问题；专用芯片设计方案实现CCD的驱动电路和模拟信号处理电路的设计：DSP和CPLD相结合的图像处理解决方案实现图像的快速采集、存储和处理；PC端的软件设计实现多光谱图像和曲线的快速处理和分析。
通过多次测试，验证了CCD驱动电路时序的有效性和成像质量。并通过对植物样本近红外波段的多光谱成像实验，验证采用基于窄带滤波阵列的多光谱成像系统实现多光谱图像和曲线获取的可行性。