[发明专利]一种基于智能手机测量光谱的便携装置及其光谱检测方法

权利要求书

1.一种基于智能手机测量光谱的便携装置的光谱检测方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、封装夹具(7)固定智能手机(6)，使智能手机(6)的摄像头对准标准白板(5)；

S2、校准过程：

S21、波长校准：将波长标准光源放于入射狭缝(1)的输入端，调节入射狭缝(1)、准直透镜(2)、光栅(3)、柱面镜(4)与标准白板(5)的相对位置，调整智能手机(6)摄像头的参数，使智能手机(6)的摄像头采集标准白板(5)上清晰的彩色条纹图像，同时智能手机(6)将摄像头拍照时的参数储存于智能手机(6)的存储模块中；

S22、智能手机(6)调取步骤S21拍摄所得彩色条纹图像，内部算法为滤波锐化、图像裁剪，提取灰度跳变像素点与标准光谱波长对应，确定各像素点对应波长，采用三阶多项式拟合，实现波长定标，生成波长定标文件，显示模块显示波长校准完成提示框，波长校准完成；

S23、强度校准：将强度标准光源放于入射狭缝(1)的输入端，调节智能手机(6)摄像头的参数与步骤S21中存储的摄像头拍照时的参数相同，智能手机(6)的摄像头采集标准白板(5)上清晰的彩色条纹图像；

S24、智能手机(6)调取步骤S23拍摄所得彩色条纹图像，内部算法为图像裁剪，调入步骤S22中生成的波长定标文件，遍历各波长下对应像素点，提取灰度值并累加，不同波长的灰度值与标准光谱中强度值对应，实现光谱强度定标，生成光谱强度定标文件，显示模块显示强度校准完成提示框，光谱强度校准完成；

S3、光谱检测过程：

将待测光源放于入射狭缝(1)的输入端，调节智能手机(6)摄像头的参数与步骤S21中存储的摄像头拍照时的参数相同，点击智能手机(6)的拍照功能，智能手机(6)的摄像头采集标准白板(5)上清晰的彩色条纹图像，数据处理模块自动调用步骤S22中生成的波长定标文件和步骤S24中生成的光谱强度定标文件，生成目标光谱曲线并保存至对应文件夹，显示模块显示色条纹图像对应的光谱曲线，完成基于智能手机的光谱检测；

所述基于智能手机测量光谱的便携装置，包括入射狭缝(1)、准直透镜(2)、光栅(3)、柱面镜(4)、标准白板(5)、封装夹具(7)、壳体(8)和智能手机(6)；

所述入射狭缝(1)、准直透镜(2)、光栅(3)、柱面镜(4)和标准白板(5)设置于壳体(8)中，待测光源导入用于滤除待测光源中杂散光的入射狭缝(1)中，入射狭缝(1)输出端为入射光源，入射光源经过准直透镜(2)折射为平行光，平行光依次经光栅(3)分光、柱面镜(4)聚光后在标准白板(5)上成像；所述封装夹具(7)设置于壳体(8)的外部，封装夹具(7)固定夹持智能手机(6)，使智能手机(6)的摄像头对准标准白板(5)，智能手机(6)的摄像头用于对色散条纹进行拍摄得到彩色条纹图片，智能手机(6)的摄像头连接用于根据彩色条纹图片绘制光谱曲线的数据处理模块，数据处理模块连接显示模块；

所述入射狭缝(1)的宽度为5um-20mm，入射狭缝(1)与准直透镜(2)之间的距离为：10-50mm，准直透镜(2)的焦距为10-50mm，光栅(3)的角度为：0-45度，准直透镜(2)与光栅(3)之间的距离为：10-100mm，光栅(3)与柱面镜(4)之间的距离为：1075mm，柱面镜(4)与标准白板(5)之间的距离为10-50mm；光栅(3)为500nm闪耀波长，400-1000波段，1200刻线；标准白板(5)为漫反射板；

所述显示模块采用手机显示屏。

2.根据权利要求1所述的一种基于智能手机测量光谱的便携装置的光谱检测方法，其特征在于：在所述步骤S21中，智能手机(6)的摄像头拍照时的参数包括白平衡、对焦、快门时间、感光度、镜头。

3.根据权利要求1所述的一种基于智能手机测量光谱的便携装置的光谱检测方法，其特征在于：在所述步骤S22中，灰度跳变像素点为灰度变化明显的像素点，所述标准光谱波长为定标光谱峰值波长。

4.根据权利要求1所述的一种基于智能手机测量光谱的便携装置的光谱检测方法，其特征在于：在所述步骤S23中，强度标准光源为功率分布标准光源。

5.根据权利要求1所述的一种基于智能手机测量光谱的便携装置的光谱检测方法，其特征在于：根据需要将文件夹中采集的彩色条纹图像及光谱曲线文件传输至电脑或其他手机。