一种基于集成式光谱图像传感器的监测系统

1.本发明涉及图像处理技术领域，具体是指一种基于集成式光谱图像传感器的监测系统。


背景技术：

2.光谱信息具有波段数多、光谱分辨率高、波段窄、光谱范围广等特点。目前各种监测系统中，使用的监测方法仍然需要将目标样品带回实验室进行细化分析，存在时效低，效果差等缺点。而采用光谱分析手段将快速、精确的获得污染物的物质信息，利用光谱式图像传感器更能明确污染物的传播方向。但目前光谱分析装置存在价格昂贵，应用环境受限的缺点。
3.而随着小型化/微型化芯片式集成光谱图像传感器的提出，利用集成式光谱图像传感器系统能够廉价且大面积布放。因此一种基于集成式光谱图像传感器的监测系统将能够满足更多环境及空间的监测任务。


技术实现要素：

4.本发明公开了一种基于集成式光谱图像传感器的监测系统，所述结构为：分析控制装置，集成式光谱图像传感器，光学准直器以及光源装置。所示结构中分析控制装置包含：报警装置，数据处理装置以及控制系统。此监测系统可用于区域化的监测固体、液体、气体等目标。此监测系统利用集成式的光谱图像传感器实时获取光谱数据，与数据处理装置中设有的光谱进行对比分析，及时发现污染情况，并快速发送报警信号。本技术具有快速、廉价、有效的监测效果，能够大面积分布式的布放此系统，形成区域化的数据网络。
5.本发明的一种基于集成式光谱图像传感器的监测系统, 包括分析控制装置和监测系统。分析控制装置和监测系统连接，所述监测系统连接包括光源、集成式光谱图像传感器和光学准直器；集成式光谱图像传感器与分析控制装置连接；光学准直器利用光学镜头，准直入射到集成式图像传感器上的光，使得集成式光谱图像传感器具有更高的探测率及更为准确的光谱信息值；光源装置可以发射不同波长的光源。
6.监测系统设置在探测目标附近，光源向探测目标发射光，探测目标反射的光经光学准直器准直后到达集成式光谱图像传感器；集成式光谱图像传感器采集目标物体的图像及光谱信号，输出光谱信号及图像到分析控制装置；进一步的，分析控制装置包括报警装置、数据处理装置和控制系统。报警装置、数据处理装置分别与控制系统连接，数据处理装置接收集成式光谱图像传感器输出的光谱信号，对光谱信号进行光谱分析，并将探测目标的光谱信号与自身装置中含有的原始光谱信号进行对比，分析探测目标是否存在污染，以及污染物种类及污染浓度，当探测目标污染超过设定阈值时，发送报警信号到控制系统，控制系统控制报警装置报警。
7.进一步的，通过控制系统完成数据处理装置中对于探测目标态的设定，探测目标态是指固体、气体或液体，根据探测目标态设置，调整数据处理装置中含有的原始光谱信号
数据库；进一步的，光源和集成式光谱图像传感器分别与控制系统连接，以时间t为周期，控制系统连接，以时间t为周期，定时控制开启光源信号及集成式光谱图像传感器的定时控制开启光源信号及集成式光谱图像传感器的信号采集工作。根据探测目标的不同，控制系统还用于控制光源输出的波长。
8.进一步的，所述报警装置由具有对外输出功能的报警器组成，包括具有报警功能的蜂鸣器、振动器、电子显示屏报警器、红外报警器中一种或多种器件组成；进一步的，数据处理装置包括存储数据组件、处理数据组件和数据串口组件，存储数据组件和数据串口组分别与处理数据组件连接；数据串口组件用于传输与接收数据，上端与控制系统连接，用于传输已处理完成的数据，下端与集成式光谱图像传感器连接，用于接收未经处理的数据源，并将接收到的数据源存储在存储数据组件中，存储自身装置中含有的原始光谱信号；处理数据组件用于计算并处理存储数据组件中集成式光谱图像传感器上传的数据，处理完成后，调用存储数据组件中的原始光谱信号进行比对分析，判定是否存在污染，以及污染程度。
9.进一步的，控制系统包括信号发生组件和数据串口组件，信号发生组件和数据串口组件连接，信号发生组件输入端通过数据串口组件接收数据处理装置的数据，信号发生组件输出端通过数据串口组件发送信号到报警装置。
10.进一步的，控制系统还包括遥控组件、设置组件和锁相功能组件中的一种或多种，信号发生组件还用于发送开启、调整、关闭图像传感器的信号，以及开启、关闭光源装置的信号。
11.遥控组件输入端与信号发生组件输出端连接，用于与光源装置、集成式光谱图像传感器通信，控制光源装置和集成式光谱图像传感器的开启或关闭；设置组件的输入端与信号发生组件输出端连接，设置组件的输出端连接集成式光谱图像传感器，用于调节图像传感器的灵敏度；锁相功能组件与信号发生组件输出端连接，用于稳定信号发生组件给遥控组件或设置组件提供的信号值。
12.探测目标物体可以是特殊气体监测、液体监测、以及固体污染物监测有益效果：本技术具有快速、廉价、有效的区域化监测效果，能够大面积分布式的布放此系统，形成区域化的水质等数据网络。
附图说明
13.图1是本发明提供的一种基于集成式光谱图像传感器的监测系统的结构示意图；图2是本发明提供的一种基于集成式光谱图像传感器的监测系统的结构框图；图3是本发明提供的一种基于集成式光谱图像传感器的监测系统的器件工作流程图；图4是本发明提供的一种基于集成式光谱图像传感器的监测系统的污染判别流程图。
具体实施方式
14.本发明目的是提出一种基于集成式光谱图像传感器的监测系统，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。本发明实施例提供一种基于集成式光谱图像传感器的监测系统，其器件参照图如图1所示，包括分析控制装置和监测系统；所述分析控制装置包括报警装置1、数据处理装置2和控制系统3；监测系统包括集成式光谱图像传感器4、光学准直器5和光源装置6；所述结构的框架图如图2所示。
15.本实施例中选择水体为探测目标物体7，将监测系统集成式光谱图像传感器4，光学准直器5以及光源装置6放置在探测目标物体7水体附件，分析控制装置设立于工作人员的远程监测点。
16.本实施例中选择报警装置1具有对外输出功能的蜂鸣器报警器；数据处理装置2：由遥控组件、设置组件、存储数据组件、处理数据组件、数据串口组件组合形式组成；控制系统3：由信号发生组件、数据串口组件形式组成。集成式光谱图像传感器4由超表面型集成式光谱图像传感器组成；光学准直器5由光学镜头及微透镜组成；光源装置6用于发出可见光源。
17.本实施例中一种基于集成式光谱图像传感器的监测系统的工作流程为：初始化设置系统模式为水体模式，针对污水排放及污染河流区域进行监控。将时间周期t设置为6小时，每隔6小时，由数据处理装置2向控制系统3发出开启信号，控制系统3向光源装置6及集成式光谱图像传感器4提供电压，开启光源装置6及集成式光谱图像传感器4，集成式光谱图像传感器4将采集由水面反射回光源装置6的光谱信号，随后集成式光谱图像传感器4回传光谱信号给数据处理装置2，完成一次数据采集工作。其流程图如图3所示。
18.本实施例中一种基于集成式光谱图像传感器的监测系统的判别是否存在污染的流程为：数据处理装置2对集成式光谱图像传感器4回传的光谱信号进行处理，并与自身存储器中的原始光谱信号进行比对，一经发现存在污染信号，则数据处理装置将启动报警器1产生报警信号，并减少原有周期t的时间，控制系统3长时间对光源装置6及集成式光谱图像传感器4提供电压，完成所述的工作流程后，由数据处理装置2再次判别污染是否持续存在，如污染长期存在，所述的一种基于集成式光谱图像传感器的监测系统将多次采集水体的流动图像，建立污染传播方向图，直至污染信号消失，数据处理装置将解除报警信号，并要求报警器及控制系统关闭。所述一种基于集成式光谱图像传感器的监测系统将在周期t后再次启动。
19.上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明的限制。在本技术的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本技术的等效方案。在本发明的精神和权利要求的保护内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围内。