专利名称：基于无线嵌入式技术的植物冠层高光谱图像采集系统的制作方法
技术领域：
本发明属于植物冠层图像采集的技术领域，尤其涉及一种基于无线嵌入式技术的植物冠层高光谱图像采集系统。
背景技术：
高光谱图像技术是光谱分析技术和图像处理技术在技术层面上的融合，基于这两种技术的优势，高光谱图像技术不仅能研究对象的色彩、外形、外置、纹理等外部特征，还能够检测研究对象的内部成分，因此在军事、医药和精细农业等领域得到了广泛的应用。近年来，使用高光谱图像技术进行植物生长信息的研究主要用在卫星/航空遥感领域内。通过卫星/航空遥感获得的高光谱图像虽然探测波长范围大，光谱信息充分，但其空间分辨能力有限，目前只能达到米级水平。这种高空光学探测方式比较适合大面积植物生长信息的探测和预报。目前，在地面上使用高光谱图像技术对植物生长信息主要是应用在科研院和学校的研究，包括室内和室外两种方式室内研究适用于盆栽植物和离体的植物叶片、果实等，显然这种方式只适合用于研究，很难直接应用到生产实际中，离体的植物叶片、果实等信息并不能完全地反映植物的原始信息并且对植物造成破坏；室外研究必须将整套高光谱成像系统移动至大田里对植物进行高光谱图像采集，这种方式费时、费力。

发明内容
为了克服现有的高光谱图像采集方式的使用不方便、快速性差、可靠性较差、实用性不强的不足，本发明提供一种快速、无损、便捷、无线远程传输、可靠性良好、实用性强的基于无线嵌入式技术的植物冠层高光谱图像采集系统。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种基于无线嵌入式技术的植物冠层高光谱图像采集系统，包括采集终端、GPRS 网络和PC服务器，所述的采集终端由多个分布的高光谱图像采集模块、控制器和GPRS模块组成，所述高光谱图像采集模块包括成像光谱仪、镜头和用以将采集到的模拟信号转换成数字信号的图像采集卡组成，所述镜头的视觉范围覆盖待监测的植物冠层；所述镜头与所述成像光谱仪连接，所述成像光谱仪与所述图像采集卡连接，所述图像采集卡与所述控制器连接，所述控制器与所述GPRS模块连接，所述GPRS模块内嵌有用于与hternet网络连接并通过GPRS网络将高光谱图像数据发送至hternet网络的TCP/ IP协议，所述hternet网络与用于通过访问hternet网络得到高光谱图像数据的PC服务器连接。本发明的技术构思为本系统以ARM模块为核心，主要分为高光谱图像采集和数据传输。高光谱图像采集模块包括成像光谱仪、镜头和图像采集卡，能够同时测得植株冠层的图片信息和光谱信息，其中图片信息可以反映出植株冠层的外部品质特征，而光谱信息可以反映出植株冠层的内部品质特征，并将采集到的模拟信号通过图像采集卡转换成数字信号。数据传输部分主要是基于GPRS模块，该模块通过串口与ARM模块完成通信，并且通过GPRS网络将高光谱图像数据发送至Internet网络。本发明的有益效果主要表现在快速、无损、便捷、无线远程传输、可靠性良好、实用性强。


图1是基于无线嵌入式技术的植物冠层高光谱图像采集系统的总体结构框图；图2是基于无线嵌入式技术的植物冠层高光谱图像采集系统的硬件结构框图；图3是基于无线嵌入式技术的植物冠层高光谱图像采集系统的程序流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步描述。参照图1 图3，一种基于无线嵌入式技术的植物冠层高光谱图像采集系统，包括采集终端、GPRS网络、Internet和PC服务器，所述的采集终端由多个分布的高光谱图像采集模块、控制器和GPRS模块组成，所述高光谱图像采集模块包括成像光谱仪、镜头和用以将采集到的模拟信号转换成数字信号的图像采集卡组成，所述的控制器中嵌入Linux操作系统，所述GPRS模块内嵌有TCP/IP协议，能够节省大量的系统出了时间，通过GPRS网络将高光谱图像数据发送至Internet网络，PC服务器通过访问Internet就可以得到高光谱图像数据。本实施例的控制器采用ARM模块，并且内嵌入Linux操作系统。用户可以根据需要随时启动高光谱图像采集模块对植物冠层信息进行数据采集， 采集到的数据信息会自动保存在SD卡中，用户只需要将SD卡中的数据导入到PC机就可以进行后期的数据处理和分析研究；另外用户还可以访问Internet得到高光谱图像数据，这就需要启动GPRS无线网络模块和高光谱图像采集模块，首先高光谱图像采集模块对植物冠层进行数据采集，然后通过GPRS网络将高光谱图像数据发送至Internet网络，那么用户就可以通过访问Internet得到植物冠层的高光谱图像数据，实现了高光谱图像无线远程传输。在图1中，基于无线嵌入式技术的植物冠层高光谱图像采集系统包括采集终端、 GPRS网络、Internet网络和PC服务器，所述的采集终端由多个分布的高光谱图像采集模块、ARM模块和GPRS模块组成，所述高光谱图像采集模块包括成像光谱仪、镜头和用以将采集到的模拟信号转换成数字信号的图像采集卡组成，所述的ARM模块中嵌入Linux操作系统，所述GPRS模块内嵌有TCP/IP协议，能够节省大量的系统出了时间，通过GPRS网络将高光谱图像数据发送至Internet网络，PC服务器通过访问Internet网络就可以得到高光谱图像数据。在图2中，基于无线嵌入式技术的植物冠层高光谱图像采集系统的硬件结构框图包括ARM核心控制器、JTAG调试接口、高光谱图像采集模块、IXD触摸屏显示模块、GPRS无线网络模块、NOR/NANDFlash存储、SDRAM存储、SD卡存储、USB存储、电源和复位电路，ARM 核心控制器采用三星公司的基于ARM920T内核体系结构的32位高速RISC嵌入式微处理器 S3C2440,高光谱图像采集模块包括成像光谱仪、镜头和用以将采集到的模拟信号转换成数字信号的图像采集卡，其中成像光谱仪的型号为V10E-QE，在特定光谱域以高光谱分辨率同时获得连续的植株冠层光谱图像，其最根本的功能就是将光信号转变成为有序的电信号， 镜头的型号为0LE-23，实现变焦功能使得采集的图像数据更加清晰，图像采集卡为加拿大 Matrox公司研制生产的Matrox Meteor II/^tandard图像采集卡，它是对成像光谱仪采集到的模拟信号进行数字化处理，GPRS无线网络模块采用的是SIEMENS公司生产的MC55模块，它是一款适用于亚洲频段的GPRS模块，具有很高的可靠性，且内嵌有TCP/IP协议，能够节省大量的系统处理时间，NAND FLASH存储选用K9F1208U0B，64Mbytes，主要用于存放内核和文件系统，NOR FLASH存储选用SST39VF1601，2Mbytes，主要用于存放B00TL0ADER(引导程序)，SDRAM内存选用HY57V561620，32Mbytes，主要为内核的运行提供空间。
图3是基于无线嵌入式技术的植物冠层高光谱图像采集系统的软件流程图。实现过程如下首先开始上电，初始化高光谱图像采集模块和GPRS无线网络模块，然后GPRS无线网络模块进入等待状态，直到接收到采集命令，否则GPRS无线网络模块一直处于等待状态，那么相应地启动高光谱图像采集模块开始采集高光谱图像，GPRS模块开始连接固定域名，连接成功后开始传输高光谱图像，直至图像传输完毕。
权利要求
1. 一种基于无线嵌入式技术的植物冠层高光谱图像采集系统，其特征在于所述植物冠层高光谱图像采集系统包括采集终端、GPRS网络和PC服务器，所述的采集终端由多个分布的高光谱图像采集模块、控制器和GPRS模块组成，所述高光谱图像采集模块包括成像光谱仪、镜头和用以将采集到的模拟信号转换成数字信号的图像采集卡组成，所述镜头的视觉范围覆盖待监测的植物冠层；所述镜头与所述成像光谱仪连接，所述成像光谱仪与所述图像采集卡连接，所述图像采集卡与所述控制器连接，所述控制器与所述GPRS模块连接，所述GPRS模块内嵌有用于与 Internet网络连接并通过GPRS网络将高光谱图像数据发送至Internet网络的TCP/IP协议，所述Internet网络与用于通过访问Internet网络得到高光谱图像数据的PC服务器连接。
全文摘要
一种基于无线嵌入式技术的植物冠层高光谱图像采集系统，包括采集终端、GPRS网络和PC服务器，采集终端由多个分布的高光谱图像采集模块、控制器和GPRS模块组成，高光谱图像采集模块包括成像光谱仪、镜头和用以将采集到的模拟信号转换成数字信号的图像采集卡组成，镜头的视觉范围覆盖待监测的植物冠层；镜头与成像光谱仪连接，成像光谱仪与图像采集卡连接，图像采集卡与控制器连接，控制器与GPRS模块连接，GPRS模块内嵌有TCP/IP协议，Internet网络与用于通过访问Internet网络得到高光谱图像数据的PC服务器连接。本发明快速、无损、便捷、无线远程传输、可靠性良好、实用性强。
文档编号G01N21/27GK102313703SQ20111021579
公开日2012年1月11日 申请日期2011年7月29日 优先权日2011年7月29日
发明者何勇, 冯雷, 陈双双 申请人:浙江大学