(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211059362.9 (22)申请日 2022.09.01 (71)申请人 北京智麟科技有限公司 地址 100070 北京市丰台区航丰路1号院4 号楼3至17层301内17层20 07室 (72)发明人 王心安　 (74)专利代理 机构 北京高沃 律师事务所 1 1569 专利代理师 王爱涛 (51)Int.Cl. G01N 21/25(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种高光谱图像采集系统及分析方法 (57)摘要 本发明涉及一种高光谱图像采集系统及分 析方法， 属于高光谱图像采集领域， 待测溶液盛 放在二维滑台上的样本容器中， 二维滑台控制器 设定移动速度、 扫描起始坐标和扫描终止坐标， 控制二维滑台按照移动速度在扫描起始坐标和 扫描终止坐标之间进行S形平滑移动， 同时控制 光纤采集装置同步采集待测溶液的高光谱数据， 计算机将高光谱 数据拼接成高光谱图像后， 利用 偏最小二乘回归成分浓度分析模型分析待测溶 液的组分浓度。 本发明采用光纤采集装置采集高 光谱数据， 克服了现有线阵列CCD采集均匀的空 间分布无明显特点地溶液灵敏度较差的缺陷， 且 控制二维滑台进行S形平滑移动， 实现光谱数据 的平滑采集， 解决了现有采集时间效率低的问 题， 提高效率和灵敏度。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 115128014 A 2022.09.30 CN 115128014 A 1.一种高光谱图像采集系统， 其特征在于， 所述高光谱图像采集系统包括： 二维滑台控 制器、 二维滑台、 样本容器、 光纤采集装置和计算机； 样本容器固定设置在二维滑台上； 所述样本容器用于放置待测溶液； 光纤采集装置的 采集端对准所述待测溶 液； 二维滑台控制器分别与二维滑台的驱动端和光纤采集装置的控制端连接； 所述二维滑 台控制器用于设定移动速度、 扫描起始坐标和扫描终止坐标， 在所述样本容器放置待测溶 液后控制二维滑台按照移动速度在扫描起始坐标和扫描终止坐标之间进行S形平滑移动， 同时控制光纤采集装置同步采集待测溶 液的高光谱数据； 计算机与光纤采集装置的输出端连接； 所述计算机用于接收光纤采集装置采集的待测 溶液的高光谱数据， 并将所述高光谱数据拼接成高光谱图像， 进而根据高光谱图像分析待 测溶液的组分浓度。 2.根据权利要求1所述的高光谱图像采集系统， 其特征在于， 所述光纤采集装置包括： 采集光纤、 光纤支 架和光纤光谱仪； 采集光纤的一端固定在光纤支 架上， 并对准待测溶 液； 光纤光谱仪的输入端与采集光纤的另一端连接， 光纤光谱仪的输出端与计算机连接， 光纤光谱仪的控制端与二维滑台控制器连接； 所述光纤光谱仪用于在二维滑台控制器的触发下接收并保存采集光纤采集的待测溶 液的高光谱数据， 并将所述高光谱数据传输 至计算机 。 3.根据权利要求2所述的高光谱图像采集系统， 其特征在于， 所述二维滑台控制器包 括： 人机交 互信号输入 模块、 单片机、 第一 步进电机驱动器和第二 步进电机驱动器； 人机交互信号输入模块与单片机连接； 所述人机交互信号输入模块用于输入移动速 度、 扫描起始坐标和扫描终止坐标， 并将移动速度、 扫描起始 坐标和扫描终止坐标均传输至 单片机； 所述扫描起始 坐标包括X轴起始 坐标和Y轴起始 坐标； 所述扫描终止坐标包括X轴终 止坐标和Y轴终止坐标； 所述移动速度包括X轴移动速度和Y轴移动速度； 单片机分别与第一步进电机驱动器、 第二步进电机驱动器和光纤光谱仪的控制端连 接， 第一步进电机驱动器与二 维滑台中的X轴滑台的驱动端连接， 第二步进电机驱动器与二 维滑台中的Y轴滑台的驱动端连接； 所述单片机用于触发光纤光谱仪接收并保存采集光纤采集的待测溶液的高光谱数据 的同时， 通过第一步进电机驱动器驱动X轴滑台按照X轴移动速度在X轴起始 坐标和X轴终止 坐标之间移动， 并通过第二步进电机驱动器驱动Y轴滑台按照Y轴移动速度在Y轴起始坐标 和Y轴终止坐标之间移动， 形成S形扫描路径， 并在X轴滑台到达X轴终止坐标 处且Y轴滑台到 达Y轴终止坐标处时， 控制光纤光谱仪停止 接收采集 光纤采集的待测溶 液的高光谱数据。 4.根据权利要求1所述的高光谱图像采集系统， 其特征在于， 所述高光谱图像采集系统 还包括： 光源； 光源与样本容器的底部连接； 所述 光源用于照射样本容器内部的待测溶 液。 5.根据权利要求1所述的高光谱图像采集系统， 其特征在于， 所述计算机包括： 检测模 型建立模块和信号处 理模块； 检测模型建立模块与信号处 理模块连接； 所述检测模型建立模块用于根据高光谱图像与混合溶液组分浓度建立偏最小二乘回权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115128014 A 2归成分浓度分析模型； 所述信号处理模块用于将所述高光谱数据拼接为高光谱图像， 并对所述高光谱图像进 行平滑预处理， 在所述预处理后的高光谱图像内选取预设波段范围的高光谱图像， 进而根 据所述预设波段范围的高光谱图像， 利用所述检测模型建立模块建立的偏最小二乘回归成 分浓度分析模型检测待测溶 液的组分浓度； 所述预设波段 范围为可 见光到近红外波段。 6.一种高光谱图像的分析方法， 其特征在于， 所述分析方法应用权利要求1 ‑5任一项所 述的高光谱图像采集系统， 所述分析 方法包括： 预设移动速度、 扫描起始坐标和扫描终止坐标； 控制二维滑台按照移动速度在扫描起始坐标和扫描终止坐标之间进行S形平滑移动， 并同步采集待测溶 液的高光谱数据； 将所述高光谱数据拼接为高光谱图像； 在所述高光谱图像内选取 预设波段 范围内的高光谱图像； 根据所述预设波段范围内的高光谱图像， 利用偏最小二乘回归成分浓度分析模型分析 待测溶液的组分浓度。 7.根据权利要求6所述的高光谱图像的分析方法， 其特征在于， 所述控制二维滑台按照 移动速度在扫描起始坐标和扫描终止坐标之间进行S形平 滑移动， 具体包括： 控制二维滑台的X轴滑台移动到X轴起始坐标位置； 控制二维滑台的Y轴滑台移动到 Y轴起始坐标位置； 控制X轴滑台按照预设速度进行移动， 直至 到达X轴终止坐标位置； 控制Y轴滑台每移动一个预设像素的同时控制X轴滑台在X轴终止坐标位置和X轴起始 坐标位置之间移动一次， 直至Y轴滑台到达Y轴终止坐标位置， 形成一个S形扫描路径， 停止 移动。 8.根据权利要求6所述的高光谱图像的分析方法， 其特征在于， 将所述高光谱数据拼接 为高光谱图像， 之后还 包括： 对所述高光谱图像进行平 滑预处理， 去除噪声。 9.根据权利要求6所述的高光谱图像的分析方法， 其特征在于， 所述偏最小二乘回归成 分浓度分析模型的建立方法为： 根据高光谱图像与混合溶 液组分浓度建立偏最小二乘回归成分浓度分析模型。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115128014 A 3