CN102033049B - 一种消除环境杂散光干扰的吸收超光谱图测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种消除环境杂散光干扰的吸收超光谱图测量方法，所述方法包括以下步骤：光源发出的光束经过斩波器，按照第一预设频率对光进行调制，获取调制后的光；所述调制后的光照射到样品皿上，获取透过所述样品皿的光束；对所述光束进行分析，获取吸收超光谱图。该方法获取到了排除环境杂散光干扰的吸收超光谱图，避免了环境杂散光的干扰，扩大了应用范围，实现了快捷地、高精度地测量溶液或物质的吸收超光谱图；并且，该消除环境杂散光干扰的吸收超光谱图测量方法可以应用到医疗领域、环保领域以及其他相关的领域。
Description
技术领域
本发明涉及对吸收超光谱图的测量，特别涉及一种消除环境杂散光干扰的吸收超光谱图测量方法，可以快捷地、高精度地测量溶液或物质的吸收超光谱图。
背景技术
测量溶液或物质的吸收光谱是分析其成份或结构最常用的方法，但在测量过程中环境杂散光会形成对吸收光谱的干扰，因而常规的测量是在仪器封闭的测量小室中进行，因而对测量条件和环境要求较高，不便于在野外或一些特殊条件下进行测量。再者，仅仅测量透射吸收光谱还难以高精度地分析复杂溶液或物质的成份。
发明内容
为了避免环境杂散光的干扰，扩大应用范围，快捷地、高精度地测量溶液或物质的吸收超光谱图，本发明提供了一种消除环境杂散光干扰的吸收超光谱图测量方法，所述方法包括以下步骤：
(1)光源发出的光束经过斩波器，按照第一预设频率对光进行调制，获取调制后的光；
(2)所述调制后的光照射到样品皿上，获取透过所述样品皿的光束；
(3)对所述光束进行分析，获取吸收超光谱图。
步骤(2)中的所述调制后的光照射到样品皿上，获取透过所述样品皿的光束，具体为：
所述调制后的光通过狭缝照射到所述样品皿上，获取透过所述样品皿的光束。
步骤(2)中的所述调制后的光照射到样品皿上，获取透过所述样品皿的光束，具体为：
所述调制后的光通过第二光纤照射到所述样品皿上，获取透过所述样品皿的光束。
所述第二光纤具体为：导光光纤。
步骤(3)中的所述对所述光束进行分析，获取吸收超光谱图，具体为：
1)所述光束进入检测探头经过第一光纤传至光谱仪；
2)所述光谱仪在计算机的控制下以第二预设频率对所述光束进行连续采样，得到被测物体表面的吸收光谱序列Si，其中，i的取值为正整数；
3)在所述计算机中，按照时间顺序将所述吸收光谱序列Si中同一波长对应的数据
进行排序，获取各个波长的光强序列；
4)在所述计算机中，对各个波长的光强序列进行傅立叶变换，获取最大谐波分量
其中，j的取值为正整数；
5)在所述计算机中，按照各个波长顺序将所述最大谐波分量
进行排序，获取所述检测探头所在位置的吸收光谱；
6)所述检测探头扫描到下一个位置，重复执行步骤1)～步骤5)获取所述检测探头在下一个位置的吸收光谱，直到获取到一幅完整的所述吸收超光谱图。
所述第二预设频率具体为：
高于所述第一预设频率n倍，其中，n的取值为大于2的正整数。
所述最大谐波分量
具体为：多数波长幅值最大的相同谐波分量。
步骤(3)中的对所述光束进行分析，获取吸收超光谱图，具体为：
摄像头记录光束，光源每发出一种波长光时，摄像头记录一幅图像，将所有波长的光轮流输出并由摄像头记录一遍，摄像头得到一个图像序列，对图像序列中的每一个像素点的光强序列进行排序，获取各个波长的光强序列，对各个波长的光强序列进行傅立叶变换，获取最大谐波分量
通过像素点位置和波长的最大谐波分量
获取到吸收超光谱图。
步骤(3)中的对所述光束进行分析，获取吸收超光谱图，具体为：
超谱图成像仪记录光束，得到超谱图，按照像素点和波长顺序进行排列得到各个波长的时间序列，对各个波长的时间序列进行傅立叶变换，获取最大谐波分量通过像素点位置和波长的最大谐波分量
获取到吸收超光谱图。
本发明提供的技术方案的有益效果是：
本发明提供了一种消除环境杂散光干扰的吸收超光谱图测量方法，该方法获取到了排除环境杂散光干扰的吸收超光谱图，避免了环境杂散光的干扰，扩大了应用范围，实现了快捷地、高精度地测量溶液或物质的吸收超光谱图；并且，该消除环境杂散光干扰的吸收超光谱图测量方法可以应用到医疗领域、环保领域以及其他相关的领域。
附图说明
图1为本发明提供的结构示意图；
图2为本发明提供的另一结构示意图；
图3为本发明提供的另一结构示意图；
图4为本发明提供的另一结构示意图；
图5为本发明提供的消除环境杂散光干扰的吸收超光谱图测量方法的流程图。
附图中各标号所代表的部件列表如下：
1：光源 2：斩波器
3：狭缝 4：样品皿
5：检测探头 6：第一光纤
7：光谱仪 8：计算机
9：第二光纤 10：摄像头
11：超光谱成像仪
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
为了避免环境杂散光的干扰，扩大应用范围，快捷地、高精度地测量溶液或物质的吸收光谱，本发明实施例提供了一种消除环境杂散光干扰的吸收超光谱图测量方法，参见图1、图2、图3、图4和图5，详见下文描述：
101：光源1发出的光束经过斩波器2，按照第一预设频率对光进行调制，获取调制后的光；
102：调制后的光照射到样品皿4上，获取透过样品皿4的光束；
103：对光束进行分析，获取吸收超光谱图。
即通过上述步骤101-步骤103获取到了消除环境杂散光干扰的吸收超光谱图。
进一步地，步骤102中的调制后的光照射到样品皿4上，获取透过样品皿4的光束，具体为：
调制后的光通过狭缝3照射到样品皿4上，获取透过样品皿4的光束；或，
调制后的光通过第二光纤9照射到样品皿4上，获取透过样品皿4的光束。
其中，第二光纤9具体为：导光光纤。
进一步地，步骤103中的对光束进行分析，获取吸收超光谱图具体为：
1)光束进入检测探头5经过第一光纤6传至光谱仪7；
2)光谱仪7在计算机8的控制下以第二预设频率对光束进行连续采样，得到被测物体表面的吸收光谱序列Si，其中，i的取值为正整数；
3)在计算机8中，按照时间顺序将吸收光谱序列Si中同一波长对应的数据
进行排序，获取各个波长的光强序列；
4)在计算机8中，对各个波长的光强序列进行傅立叶变换，获取最大谐波分量其中，j的取值为正整数；
5)在计算机8中，按照各个波长顺序将最大谐波分量进行排序，获取检测探头5所在位置的吸收光谱；
6)检测探头5扫描到下一个位置，重复执行1)～5)获取检测探头5在下一个位置的吸收光谱，直到获取到一幅完整的吸收超光谱图。
其中，第二预设频率具体为：高于第一预设频率n倍，n的取值为大于2的正整数，n的取值可以根据实际应用中的需要进行设定，具体实现时，本发明实施例对此不做限制。其中i的取值为正整数。
其中，最大谐波分量
具体为：多数波长幅值最大的相同谐波分量，j的取值为正整数。
进一步地，步骤103中的对透过样品皿4的光束进行分析，获取吸收超光谱图具体为：
摄像头10记录光束，光源1每发出一种波长光时，摄像头10记录一幅图像，将所有波长的光轮流输出并由摄像头10记录一遍，摄像头10得到一个图像序列，对图像序列中的每一个像素点的光强序列进行排序，获取各个波长的光强序列，对各个波长的光强序列进行傅立叶变换，获取最大谐波分量通过像素点位置和波长的最大谐波分量
获取到吸收超光谱图。
进一步地，步骤103中的对透过样品皿的光束进行分析，获取吸收超光谱图具体为：
超谱图成像仪11记录光束，得到超谱图，按照像素点和波长顺序进行排列得到各个波长的时间序列，对各个波长的时间序列进行傅立叶变换，获取最大谐波分量
通过像素点位置和波长的最大谐波分量获取到吸收超光谱图。
下面以四个具体的实施例来说明本发明提供的消除环境杂散光干扰的吸收超光谱图测量方法的可行性，详见下文描述：
实施例1：如图1所示，光源1发出的光束经过斩波器2，所输出的光按照第一预设频率进行调制，调制后的光通过狭缝3照射到样品皿4上，获取透过样品皿4的光束，光束进入检测探头5经过第一光纤6传至光谱仪7；光谱仪7在计算机8的控制下以第二预设频率对光束进行连续采样，得到被测物体表面的吸收光谱序列Si，按照时间顺序将吸收光谱序列Si中同一波长对应的数据
进行排序，获取各个波长的光强序列；对各个波长的光强序列进行傅立叶变换，获取最大谐波分量
按照各个波长顺序将最大谐波分量
进行排序，获取检测探头5所在位置的吸收光谱；检测探头5扫描到下一个位置，重复上述步骤，获取检测探头5在下一个位置的吸收光谱，直到得到一幅完整的吸收超光谱图，该吸收超光谱图消除了环境杂散光干扰。
实施例2：如图2所示，光源1发出的光束经过斩波器2，所输出的光按照第一预设频率进行调制，调制后的光通过第二光纤9照射到样品皿4上，获取透过样品皿4的光束，光束进入检测探头5经过第一光纤6传至光谱仪7；光谱仪7在计算机8的控制下以第二预设频率对光束进行连续采样，得到被测物体表面的吸收光谱序列Si，按照时间顺序将吸收光谱序列Si中同一波长对应的数据进行排序，获取各个波长的光强序列；对各个波长的光强序列进行傅立叶变换，获取最大谐波分量
按照各个波长顺序将最大谐波分量
进行排序，获取检测探头5所在位置的吸收光谱；检测探头5扫描到下一个位置，重复上述步骤，获取检测探头5在下一个位置的吸收光谱，直到得到一幅完整的吸收超光谱图，该吸收超光谱图消除了环境杂散光干扰。
实施例3：如图3所示，光源1发出的光束经过斩波器2，所输出的光按照第一预设频率进行调制，调制后的光通过第二光纤9照射到样品皿4上，获取透过样品皿4的光束，摄像头10记录光束，光源1每发出一种波长光时，摄像头10记录一幅图像，将所有波长的光轮流输出并由摄像头10记录一遍，摄像头10得到一个图像序列，对图像序列中的每一个像素点的光强序列进行排序，获取各个波长的光强序列，对各个波长的光强序列进行傅立叶变换，获取最大谐波分量通过像素点位置和波长的最大谐波分量
获取到吸收超光谱图，该吸收超光谱图消除了环境杂散光干扰。
实施例4：如图4所示，光源1发出的光束经过斩波器2，所输出的光按照第一预设频率进行调制，调制后的光通过第二光纤9照射到样品皿4上，获取透过样品皿4的光束，超谱图成像仪11记录光束，得到超谱图，按照像素点和波长顺序进行排列得到各个波长的时间序列，对各个波长的时间序列进行傅立叶变换，获取最大谐波分量
通过像素点位置和波长的最大谐波分量
获取到吸收超光谱图，该吸收超光谱图消除了环境杂散光干扰。
综上所述，本发明实施例提供了一种消除环境杂散光干扰的吸收超光谱图测量方法，该方法获取到了排除环境杂散光干扰的吸收超光谱图，避免了环境杂散光的干扰，扩大了应用范围，实现了快捷地、高精度地测量溶液或物质的吸收超光谱图；并且，该消除环境杂散光干扰的吸收超光谱图测量方法可以应用到医疗领域、环保领域以及其他相关的领域。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种消除环境杂散光干扰的吸收超光谱图测量方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)光源发出的光束经过斩波器，按照第一预设频率对光进行调制，获取调制后的光；
(2)所述调制后的光照射到样品皿上，获取透过所述样品皿的光束；
(3)对所述光束进行分析，获取吸收超光谱图；
其中，步骤(3)具体为：
1)所述光束进入检测探头经过第一光纤传至光谱仪；
2)所述光谱仪在计算机的控制下以第二预设频率对所述光束进行连续采样，得到被测物体表面的吸收光谱序列Si，其中，i的取值为正整数；
3)在所述计算机中，按照时间顺序将所述吸收光谱序列Si中同一波长对应的数据
进行排序，获取各个波长的光强序列；
4)在所述计算机中，对各个波长的光强序列进行傅立叶变换，获取最大谐波分量
其中，j的取值为正整数；
5)在所述计算机中，按照各个波长顺序将所述最大谐波分量
进行排序，获取所述检测探头所在位置的吸收光谱；
6)所述检测探头扫描到下一个位置，重复执行步骤1)～步骤5)获取所述检测探头在下一个位置的吸收光谱，直到获取到一幅完整的所述吸收超光谱图；其中，所述最大谐波分量
具体为：多数波长幅值最大的相同谐波分量；
其中，步骤(2)中的所述调制后的光照射到样品皿上，获取透过所述样品皿的光束，具体为：
所述调制后的光通过狭缝照射到所述样品皿上，获取透过所述样品皿的光束，
或，
所述调制后的光通过第二光纤照射到所述样品皿上，获取透过所述样品皿的光束，
其中，所述第二光纤具体为：导光光纤。
2.根据权利要求1所述的消除环境杂散光干扰的吸收超光谱图测量方法，其特征在于，所述第二预设频率具体为：高于所述第一预设频率n倍，其中，n的取值为大于2的正整数。
3.一种消除环境杂散光干扰的吸收超光谱图测量方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)光源发出的光束经过斩波器，按照第一预设频率对光进行调制，获取调制后的光；
(2)所述调制后的光照射到样品皿上，获取透过所述样品皿的光束；
(3)对所述光束进行分析，获取吸收超光谱图；
其中，步骤(3)具体为：
摄像头记录光束，光源每发出一种波长光时，摄像头记录一幅图像，将所有波长的光轮流输出并由摄像头记录一遍，摄像头得到一个图像序列，对图像序列中的每一个像素点的光强序列进行排序，获取各个波长的光强序列，对各个波长的光强序列进行傅立叶变换，获取最大谐波分量
通过像素点位置和波长的最大谐波分量
获取到吸收超光谱图；
其中，所述最大谐波分量
具体为：多数波长幅值最大的相同谐波分量；
其中，步骤(2)中的所述调制后的光照射到样品皿上，获取透过所述样品皿的光束，具体为：
所述调制后的光通过狭缝照射到所述样品皿上，获取透过所述样品皿的光束，
或，
所述调制后的光通过第二光纤照射到所述样品皿上，获取透过所述样品皿的光束，
其中，所述第二光纤具体为：导光光纤。
4.一种消除环境杂散光干扰的吸收超光谱图测量方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)光源发出的光束经过斩波器，按照第一预设频率对光进行调制，获取调制后的光；
(2)所述调制后的光照射到样品皿上，获取透过所述样品皿的光束；
(3)对所述光束进行分析，获取吸收超光谱图；
其中，步骤(3)具体为：
超谱图成像仪记录光束，得到超谱图，按照像素点和波长顺序进行排列得到各个波长的时间序列，对各个波长的时间序列进行傅立叶变换，获取最大谐波分量
通过像素点位置和波长的最大谐波分量
获取到吸收超光谱图；
其中，所述最大谐波分量具体为：多数波长幅值最大的相同谐波分量；
其中，步骤(2)中的所述调制后的光照射到样品皿上，获取透过所述样品皿的光束，具体为：
所述调制后的光通过狭缝照射到所述样品皿上，获取透过所述样品皿的光束，
或，
所述调制后的光通过第二光纤照射到所述样品皿上，获取透过所述样品皿的光束，
其中，所述第二光纤具体为：导光光纤。
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