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原文传递智能手机成像光谱仪及其光谱识别方法

专利名称：	智能手机成像光谱仪及其光谱识别方法
摘要：	本发明提供一种智能手机成像光谱仪及其光谱识别方法，所述光谱仪包括：手机；成像部，设置在手机内，包括光源、保护窗、调制板和相机，光源发出宽光谱光束照射待测物，待测物反射的光线透过保护窗，通过调制板被散射和色散，散射和色散后的图像被相机记录；图像处理部，获得相机记录的待测物的调制图像的一维光谱数据曲线，将所述一维光谱数据曲线与已知物质的特征光谱曲线进行匹配，判断所述待测物是否包含所述已知物质以及该物质的相对含量。上述光谱仪及其光谱识别方法体积小、成本低，具有便携性。
专利类型：	发明专利
申请人：	王娟
发明人：	王娟
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T16:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
申请号：	CN201911300066.1
公开号：	CN111077088A
代理机构：	北京鸿元知识产权代理有限公司
代理人：	张超艳;董永辉
分类号：	G01N21/25;G01N21/01;G01J3/28;G01J3/02;G;G01;G01N;G01J;G01N21;G01J3;G01N21/25;G01N21/01;G01J3/28;G01J3/02
申请人地址：	102211 北京市昌平区小汤山葫芦河村散居29号
主权项：	1.一种智能手机成像光谱仪，包括手机，其特征在于，还包括：成像部，安装于手机内，包括光源、保护窗、调制板和相机，光源发出宽光谱光束照射待测物，待测物反射的光线透过保护窗，通过调制板被散射和色散，散射和色散后的调制图像被相机记录；图像处理部，获得相机记录的待测物的调制图像的一维光谱数据曲线，将所述一维光谱数据曲线与已知物质的特征光谱曲线进行匹配，判断所述待测物是否包含所述已知物质以及该物质的相对含量。 2.根据权利要求1所述的智能手机成像光谱仪，其特征在于，所述图像处理部包括：标定模块，分别用各个光谱段波长以点光源的形式照射成像部，获得各个光谱段的调制图像，组成标定图像矩阵；特征光谱数据库，存储一种或多种已知物质的特征光谱曲线；接收模块，接收成像部拍摄的待测物的单幅调制图像；解卷积处理模块，将相机记录的待测物图像与标定模块的标定图像矩阵进行解卷积处理，获得待测物的多个光谱图像，所述多个光谱图像的数据构成光谱图像数据立方体；光谱识别模块，从解卷积处理模块的光谱图像数据立方体中抽取待测物的一维光谱数据曲线，所述一维光谱数据曲线与特征光谱数据库的特征光谱曲线进行匹配，判断所述待测物是否包含所述已知物质以及该物质的相对含量。 3.根据权利要求2所述的智能手机成像光谱仪，其特征在于，在标定模块中，点光源与相机距离小于50cm，点光源的尺寸小于100μm。 4.根据权利要求1所述的智能手机成像光谱仪，其特征在于，所述调制板的制作材料为对电磁波具有空间散射和色散特性的材料，所述制作材料包括毛玻璃、光栅、棱镜和全息片中的一种或多种。 5.根据权利要求1所述的智能手机成像光谱仪，其特征在于，所述保护窗材料采用蓝宝石玻璃，在蓝宝石玻璃的照射面镀宽光谱增透介质膜。 6.根据权利要求1所述的智能手机成像光谱仪，其特征在于，还包括APP模块，通过APP模块控制成像部对待测物的拍摄，并将图像处理模块的光谱识别结果显示在手机上。 7.一种光谱识别方法，其特征在于，包括：构建成像部，所述成像部包括光源、保护窗、调制板和相机；将成像部安装于手机内；采集待测物的调制图像，手机内的成像部的光源发出宽光谱光束照射待测物，待测物反射的光线透过保护窗，通过调制板被散射和色散，散射和色散后的调制图像被相机记录；识别待测物的调制图像，获得相机记录的待测物的调制图像的一维光谱数据曲线，将所述一维光谱数据曲线与已知物质的特征光谱曲线进行匹配，判断所述待测物是否包含所述已知物质以及该物质的相对含量。 8.根据权利要求7所述的光谱识别方法，其特征在于，在所述采集待测物的调制图像的步骤之前还包括对成像部进行出厂标定的步骤，分别用各个光谱波长以点光源的形式照射成像部，获得各个光谱段的调制图像，组成标定图像矩阵。 9.根据权利要求8所述的光谱识别方法，其特征在于，在所述采集待测物的调制图像的步骤之前还包括特征光谱曲线存储步骤，存储一种或多种已知物质的特征光谱曲线，其中，所述识别待测物的调制图像的步骤包括：将相机记录的待测物图像与标定模块的标定图像矩阵进行解卷积处理，获得待测物的多个光谱图像，所述多个光谱图像的数据构成光谱图像数据立方体；从上述光谱图像数据立方体中抽取待测物的一维光谱数据曲线；上述待测物的一维光谱数据曲线与已知物质的特征光谱曲线进行匹配，判断所述待测物是否包含所述已知物质以及该物质的相对含量。 10.根据权利要求8所述的光谱识别方法，其特征在于，还包括：构建APP模块，通过APP模块控制成像部对待测物的拍摄，并将光谱识别结果显示在手机上。
所属类别：	发明专利