[发明专利]一种基于颜色进行光谱测量的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于光谱测量技术领域，更具体的说，涉及一种基于颜色进行光谱测量的方法及装置，本发明可用于需要基于颜色得到物理光谱的场合。

背景技术

光谱是复色光经过棱镜、光栅等分光后，被色散开的单色光按波长(或频率)大小而依次排列的图案，已有分光法光谱测量技术，或因棱镜与光栅的精确转动位置与实际的波长间常存在一定的偏差，或因震动、热变形等因素导致线阵CCD像元序号与实际的波长间存在偏差，每次测量时均需要重新定标，操作不便。另外，已有光谱测量技术，在测量单色光时也需要全副武装，如分光法光谱测量技术，在测量单色光时也需要分光装置。这在单色光光谱测量场合(如激光光谱等)，显著增加了仪器的重量和价格。

目前，基于颜色进行其它量的测量，国内外已有很多报导公开[1，2]，但尚无基于颜色直接对光谱进行精密测量的仪器设备和技术方案。

已有技术“一种光谱重构技术”[3，4]，该技术基于颜色对光谱进行重构，实际上是基于颜色数值估计出一种同色异谱。这种估计出的同色异谱与原始图象中该点拍摄时的真实物理光谱是不同的，如一种直接从RGB估计出光谱的量子统计方法[5]，但利用这种方法估计出的光谱不是该点的真实物理光谱，而仅仅是一种合理的估计。因此光谱重构技术难以实现对光谱进行精密测量。

已有报导“一种对入射光波长进行识别的方法”[6]，该方法为了研制智能化多功能光度计，而将光谱响应特性不同的两个光电二极管制作在一个基片上，从其信号输出差中对入射光波长进行识别。该方法表明了基于具有不同光谱响应特性的双光电管进行光波长识别的可行性。不足之处是，该方法只对单色入射光的波长进行识别，迄今为止，尚未见到将该技术用于基于颜色对光谱进行精密测量的报导。

中国专利“以颜色为基础的生化和免疫分析中的光谱测量”(专利号CN00813497)，该申请案提供了一种对分析物进行生化或免疫试验分析生物材料样品的方法，所述的方法包括处理样品使其显示与样品中分析物的量相关的颜色。在该申请案中测量至少一种选自所显颜色的色彩角、色度、饱和度和光亮度的规定颜色特性，如此测定的结果能确定分析物在样品中存在与否或者其浓度。但该申请案非基于颜色对光谱进行精密测量，不能用于基于颜色得到物理光谱。

已有技术“一种分光法光谱测量技术”，包括转动棱镜或光栅的分光光谱仪、固定棱镜或光栅分光的CCD多道光谱仪(如USB4000光谱仪)等。

转动棱镜或光栅的分光光谱仪，采用单个光电管测量光强，根据转动棱镜或光栅的精确转动位置来得到对应的波长。棱镜或光栅的精确转动位置与实际的波长间常存在一定的偏差，每次测量时需要重新定标，操作不便。如中国专利“一种光栅转动分光光谱仪光谱波长标定方法”(专利号2015101786355)，该申请案利用光栅方程推导出光波长和光学编码器读数之间的关系，建立理论标定模型；并利用两点解方程法进行光谱波长标定；最后为保证不同光谱仪测量同一波长光栅目标位置的一致性，利用标定参数进行初始波长定位。

固定棱镜或光栅分光的CCD多道光谱仪，将复合光照明的狭缝经过分光系统分解为若干个单色的狭缝像，再通过线阵CCD测量光强分布和根据线阵CCD像元序号来确定对应的波长(如USB4000光谱仪)，这种通过线阵CCD根据像元序号来确定对应的波长的方法，会因震动，热变形等因素导致像元序号与实际的波长间存在偏差。

参考文献：

[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