一种成像光谱仪和光谱成像方法技术

本发明专利技术公开一种成像光谱仪和光谱成像方法，涉及成像光谱仪领域，成像光谱仪包括智能手机和多通道成像附件；所述多通道成像附件设置在所述智能手机和样品之间；所述智能手机的LED光入射到所述样品表面；所述样品反射的LED光通过所述多通道成像附件被所述智能手机的摄像头接收。本发明专利技术能提高便携性，降低成本并满足移动场景的检测需求。满足移动场景的检测需求。满足移动场景的检测需求。

【技术实现步骤摘要】
一种成像光谱仪和光谱成像方法


[0001]本专利技术涉及成像光谱仪领域，特别是涉及一种成像光谱仪和光谱成像方法。

技术介绍

[0002]由于光与物质的相互作用，光谱学已经被证明是一种有效的分析技术，而光谱分析技术离不开光谱仪。光谱仪是一种基本的光学仪器，通过对研究对象光谱的测量，可以无创的分析化学材料、气体、生物组织、食品的化学成分以及物质的光学属性，广泛的应用于化学工程、材料分析、天文科学、医学诊断和生物传感等领域。传统的高性能光谱仪通常具有体积庞大，系统设计昂贵，携带不方便的缺陷，而且很多应用场景被限制在实验室，为了满足各种场景的应用需求，比如医疗保健、食品监控、无人机遥感、太空探索、微型光谱仪的研究如火如荼的展开。将智能手机和光谱仪耦合起来可以满足微型化光谱仪的设计指标：便携性、低成本和鲁棒性。所以集微型化、集成化、智能化为一体的手机光谱仪的产品正在不断的设计和研发之中。
[0003]基于色散类型的和干涉类型的光谱仪的分辨率比较高，但是其结构比较复杂，光谱标定也比较复杂，对于干涉型的光谱仪其还会涉及到干涉图的处理，增加了系统的复杂度。由于上述类型光谱仪笨重的体积，高昂的成本使其成为实验室专属的设备，限制了其在移动端的应用场景。随着移动互联网的发展，手机已经成为人们必备数据终端，其普及率非常之高，手机本身还集成了许多性能优秀的传感器，比如摄像头，再配合手机的数据采集和传输功能，可以完美的契合移动场景的检测需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种成像光谱仪和光谱成像方法，可提高便携性，降低成本并满足移动场景的检测需求。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种成像光谱仪，包括：智能手机和多通道成像附件；
[0007]所述多通道成像附件设置在所述智能手机和样品之间；所述智能手机的LED光入射到所述样品表面；所述样品反射的LED光通过所述多通道成像附件被所述智能手机的摄像头接收。
[0008]本专利技术还提供一种光谱成像方法，所述光谱成像方法应用于所述的成像光谱仪，所述光谱成像方法包括：
[0009]获取智能手机拍摄的图像；
[0010]对所述图像进行图像分割和配准，得到每个像素点的所有子通道响应值；
[0011]根据每个像素点的所有子通道响应值利用维纳矩阵进行重构，得到重构的光谱；所述维纳矩阵是通过训练数据集计算得到的。
[0012]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0013]本专利技术的成像光谱仪包括：智能手机和多通道成像附件；所述多通道成像附件设
置在所述智能手机和样品之间；所述智能手机的LED光入射到所述样品表面；所述样品反射的LED光通过所述多通道成像附件被所述智能手机的摄像头接收。直接通过智能手机和多通道成像附件实现完成光谱成像，从而提高便携性，降低成本并满足移动场景的检测需求。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1为本专利技术提供的成像光谱仪示意图；
[0016]图2为侧面子通道示意图；
[0017]图3为中间子通道示意图；
[0018]图4为成像光谱仪响应值测量示意图；
[0019]图5为单色光强度测量装置示意图；
[0020]图6为400nm至700nm不同波长下的光斑图(以10nm为间隔)；
[0021]图7为每个子通道分割出来光斑的二值图；
[0022]图8为最小二乘法拟合圆示意图；
[0023]图9为每一个子通道光斑的圆形拟合图；
[0024]图10为波长550nm时提取的每个子通道的光斑图；
[0025]图11为不同子通道的光谱响应曲线图；
[0026]图12为子图像分割流程图；
[0027]图13为分割结果图；
[0028]图14为图像配准算法流程图；
[0029]图15为经过图像配准以后的结果图；
[0030]图16为透镜阵列示意图。
[0031]符号说明：
[0032]摄像头
‑
1，LED
‑
2，多通道成像附件
‑
3，样品
‑
4，智能手机
‑
5，平面镜
‑
6，滤光片
‑
7。
具体实施方式
[0033]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]本专利技术的目的是提供一种成像光谱仪和光谱成像方法，可提高便携性，降低成本并满足移动场景的检测需求。
[0035]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0036]如图1所示，本专利技术提供的一种成像光谱仪，包括：智能手机5和多通道成像附件3；所述多通道成像附件3设置在所述智能手机5和样品4之间；所述智能手机5的LED光入射到
所述样品4表面；所述样品4反射的LED光通过所述多通道成像附件3被所述智能手机5的摄像头1接收。
[0037]作为一种可选地实施方式，所述多通道成像附件3为多棱柱；所述多棱柱包括多个依次拼接的平面镜6；所述多棱柱设置在所述智能手机5和样品4之间；所述智能手机5的LED光入射到所述样品4表面；所述样品4反射的LED光通过所述多棱柱被所述智能手机5的摄像头1接收。
[0038]所述多棱柱还包括多个滤光片7每个所述平面镜6的反光面设置在所述多棱柱的内部；每个所述平面镜6的反光面上均设置一个所述滤光片7。
[0039]具体地，所述多棱柱为三棱柱；所述平面镜6和所述滤光片7的数目均为三个。
[0040]如图16所示，作为一种可选地实施方式，所述多通道成像附件3为透镜阵列；所述透镜阵列包括多个透镜；所述透镜阵列设置在所述智能手机5和样品4之间；所述智能手机5的LED光入射到所述样品4表面；所述样品4反射的LED光通过所述透镜阵列被所述智能手机5的摄像头1接收。在实际应用中，多个透镜可以排列成矩形或任意形状。
[0041]所述透镜阵列还包括多个滤光片7，每个透镜均配置有一个滤光片7。滤光片7可以设置在透镜的前方也可以设置在透镜的后方。图16中每一个圆形代表一个透镜，滤光片7放置在透镜阵列的前方或者后方。
[0042]在实际应用中，每个所述滤光片7的颜色均不同。
[0043]本专利技术提供的成像光谱仪可以一次性拍摄本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种成像光谱仪，其特征在于，包括：智能手机和多通道成像附件；所述多通道成像附件设置在所述智能手机和样品之间；所述智能手机的LED光入射到所述样品表面；所述样品反射的LED光通过所述多通道成像附件被所述智能手机的摄像头接收。2.根据权利要求1所述的成像光谱仪，其特征在于，所述多通道成像附件为多棱柱；所述多棱柱包括多个依次拼接的平面镜；所述多棱柱设置在所述智能手机和样品之间；所述智能手机的LED光入射到所述样品表面；所述样品反射的LED光通过所述多棱柱被所述智能手机的摄像头接收。3.根据权利要求2所述的成像光谱仪，其特征在于，所述多棱柱还包括多个滤光片每个所述平面镜的反光面设置在所述多棱柱的内部；每个所述平面镜的反光面上均设置一个所述滤光片。4.根据权利要求3所述的成像光谱仪，其特征在于，所述多棱柱为三棱柱；所述平面镜和所述滤光片的数目均为三个。5.根据权利要求1所述的成像光谱仪，其特征在于，所述多通道成像附件为透镜阵列；所述透镜阵列包括多个透镜；所述透镜阵列设...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘泉，吴清清，刘俊江，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：