[發(fā)明專利]一種基于顏色進(jìn)行光譜測量的方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710085325.8
• 申請日: 2017-02-17
• 公開（公告）號: CN106885630A
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙光興;趙遠(yuǎn);李相宜;洪彩云
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 南京知識律師事務(wù)所32207
• 代理人: 蔣海軍,胡鋒鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光譜測量技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種基于顏色進(jìn)行光譜測量的方法及裝置，本發(fā)明可用于需要基于顏色得到物理光譜的場合。

背景技術(shù)

光譜是復(fù)色光經(jīng)過棱鏡、光柵等分光后，被色散開的單色光按波長(或頻率)大小而依次排列的圖案，已有分光法光譜測量技術(shù)，或因棱鏡與光柵的精確轉(zhuǎn)動位置與實際的波長間常存在一定的偏差，或因震動、熱變形等因素導(dǎo)致線陣CCD像元序號與實際的波長間存在偏差，每次測量時均需要重新定標(biāo)，操作不便。另外，已有光譜測量技術(shù)，在測量單色光時也需要全副武裝，如分光法光譜測量技術(shù)，在測量單色光時也需要分光裝置。這在單色光光譜測量場合(如激光光譜等)，顯著增加了儀器的重量和價格。

目前，基于顏色進(jìn)行其它量的測量，國內(nèi)外已有很多報導(dǎo)公開[1，2]，但尚無基于顏色直接對光譜進(jìn)行精密測量的儀器設(shè)備和技術(shù)方案。

已有技術(shù)“一種光譜重構(gòu)技術(shù)”[3，4]，該技術(shù)基于顏色對光譜進(jìn)行重構(gòu)，實際上是基于顏色數(shù)值估計出一種同色異譜。這種估計出的同色異譜與原始圖象中該點拍攝時的真實物理光譜是不同的，如一種直接從RGB估計出光譜的量子統(tǒng)計方法[5]，但利用這種方法估計出的光譜不是該點的真實物理光譜，而僅僅是一種合理的估計。因此光譜重構(gòu)技術(shù)難以實現(xiàn)對光譜進(jìn)行精密測量。

已有報導(dǎo)“一種對入射光波長進(jìn)行識別的方法”[6]，該方法為了研制智能化多功能光度計，而將光譜響應(yīng)特性不同的兩個光電二極管制作在一個基片上，從其信號輸出差中對入射光波長進(jìn)行識別。該方法表明了基于具有不同光譜響應(yīng)特性的雙光電管進(jìn)行光波長識別的可行性。不足之處是，該方法只對單色入射光的波長進(jìn)行識別，迄今為止，尚未見到將該技術(shù)用于基于顏色對光譜進(jìn)行精密測量的報導(dǎo)。

中國專利“以顏色為基礎(chǔ)的生化和免疫分析中的光譜測量”(專利號CN00813497)，該申請案提供了一種對分析物進(jìn)行生化或免疫試驗分析生物材料樣品的方法，所述的方法包括處理樣品使其顯示與樣品中分析物的量相關(guān)的顏色。在該申請案中測量至少一種選自所顯顏色的色彩角、色度、飽和度和光亮度的規(guī)定顏色特性，如此測定的結(jié)果能確定分析物在樣品中存在與否或者其濃度。但該申請案非基于顏色對光譜進(jìn)行精密測量，不能用于基于顏色得到物理光譜。

已有技術(shù)“一種分光法光譜測量技術(shù)”，包括轉(zhuǎn)動棱鏡或光柵的分光光譜儀、固定棱鏡或光柵分光的CCD多道光譜儀(如USB4000光譜儀)等。

轉(zhuǎn)動棱鏡或光柵的分光光譜儀，采用單個光電管測量光強，根據(jù)轉(zhuǎn)動棱鏡或光柵的精確轉(zhuǎn)動位置來得到對應(yīng)的波長。棱鏡或光柵的精確轉(zhuǎn)動位置與實際的波長間常存在一定的偏差，每次測量時需要重新定標(biāo)，操作不便。如中國專利“一種光柵轉(zhuǎn)動分光光譜儀光譜波長標(biāo)定方法”(專利號2015101786355)，該申請案利用光柵方程推導(dǎo)出光波長和光學(xué)編碼器讀數(shù)之間的關(guān)系，建立理論標(biāo)定模型；并利用兩點解方程法進(jìn)行光譜波長標(biāo)定；最后為保證不同光譜儀測量同一波長光柵目標(biāo)位置的一致性，利用標(biāo)定參數(shù)進(jìn)行初始波長定位。

固定棱鏡或光柵分光的CCD多道光譜儀，將復(fù)合光照明的狹縫經(jīng)過分光系統(tǒng)分解為若干個單色的狹縫像，再通過線陣CCD測量光強分布和根據(jù)線陣CCD像元序號來確定對應(yīng)的波長(如USB4000光譜儀)，這種通過線陣CCD根據(jù)像元序號來確定對應(yīng)的波長的方法，會因震動，熱變形等因素導(dǎo)致像元序號與實際的波長間存在偏差。

參考文獻(xiàn)：

[1]、Nishidate Izumi,Yoshida Keiichiro,Kawauchi Satoko,Sato Shunichi,Sato Manabu,In vivo imaging of scattering and absorption properties of exposed brain using a digital red-green-blue camera[C],Progress in Biomedical Optics and Imaging-Proceedings of SPIE,2014，8928：1-10,Optical Techniques in Neurosurgery,Neurophotonics and Optogenetics