[发明专利]提高光电传感阵列测量折射率过程中数据处理精度的方法

说明书

本发明公开了一种提高光电传感阵列测量折射率过程中数据处理精度的方法，属于测量与光学领域，其包括如下步骤，S1光电传感阵列器件探测得到光强数据，根据光强数据计算获得临界角对应的像素，S2取临界角对应的像素位置前后m个像素，一共为(2m+1)个像素，采集该(2m+1)个像素对应的反射率，以作为拟合数据，S3采用高斯拟合公式，对步骤S2获取的拟合数据进行高斯拟合，得到高斯拟合函数，S4：对步骤S3获得的高斯拟合函数求导，导函数为0即为高斯拟合峰值处，该峰值处对应为亚像素位置处。本发明方法在光电阵列器件测量折射率的自动化、快速的特点基础上，进一步地提高了折射率测量的精度。

技术领域

本发明属于测量与光学领域，更具体地，涉及一种基于光电传感阵列测量折射率的高斯拟合亚像素位置提取方法。

背景技术

折射率是反映介质光学性质的一个重要参数，目前提出的测量方法多种多样，比较具有代表性的方法有传统的阿贝折光仪、光纤传感技术、阵列器件测量折射率技术以及表面等离子体共振(SPR)技术。

这些技术中，SPR具有测量精度高，光路抗干扰能力一般，对敏感芯片等光学部件要求高。阿贝折光仪是基于临界角法原理的，具有较高的可靠性和较高的精度，广泛用于工业、农业、国防和科研等各领域中。但是，其存在需要人眼瞄准读数，读数误差大，测量效率不高的缺陷。光纤传感技术测量精度相对较高，但通常需要价格昂贵的光谱仪，且对操作环境要求高。

阵列光电半导体器件(以下简称阵列器件)测量折射率技术也是利用临界角法原理，是折射率测量装置走向自动化的必由之路。其利用各种类型阵列器件进行探测，如线阵CCD、面阵CCD、线阵CMOS、面阵CMOS、光电二极管阵列等。测量性能上具有可靠性好、精度高、实时性强的优点。相比于传统的阿贝折光仪，其测量效率更高，数据采集、处理、存储和显示都可以实现自动化。值得说明的是，该技术的关键是准确获得临界角的位置，决定了折射率测量准确度。

目前，阵列器件测量折射率技术获取临界角位置都只是单像素精度，测量精度是量级。单像素精度毕竟有限，在制造业越来越发展的今天，精度即是生命。高精度测量的需求十分迫切！

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种提高光电传感阵列测量折射率过程中数据处理精度的方法，结合了阵列器件测量折射率的自动化、快速的特点，同时提高了折射率测量的精度。

本发明公开了一种基于光电传感阵列测量折射率的亚像素级位置提取方法。其包括两个过程，第一是采用微分方法将位置提取精确到一个像素，第二采用基于高斯拟合的亚像素位置获取。

微分方法包括：光电传感阵列探测得到光强数据x_i(N_i,I_i)；获取反射率曲线r(N_i)；获取反射率微分曲线R(N_i)；获取微分曲线峰值像素点信息(N_i,R_i)；所述光电传感阵列探测得到光场数据，是基于光电传感阵列测量折射率系统装置探测得到的。通过探测光场和背景光场数据相比获取反射率曲线，并将相邻像素位置反射率值微分得到微分曲线，微分曲线峰值即为临界角对应的像素。

高斯拟合的亚像素位置提取过程依次包括如下步骤：微分法确定界限像素位置；拟合数据获取；高斯拟合；确定峰值。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种提高光电传感阵列测量折射率过程中数据处理精度的方法，其包括如下步骤：

S1：光电传感阵列器件探测得到光强数据，包括背景光强数据和待测液体对应的光强数据x_i(N_i,I_i)，根据这两个光强数据可计算获得待测液体临界角对应的像素，

S2：取临界角对应的像素位置前后m个像素，一共为(2m+1)个像素，采集该(2m+1)个像素对应的反射率，以作为拟合数据，