[发明专利]基于智能手机的荧光光谱检测方法有效

专利信息
申请号: 202011295032.0 申请日: 2020-11-18
公开(公告)号: CN112461806B 公开(公告)日: 2022-02-11
发明(设计)人: 李耀群;魏嘉雯 申请(专利权)人: 厦门大学
主分类号: G01N21/64 分类号: G01N21/64;G01N21/01
代理公司: 厦门南强之路专利事务所(普通合伙) 35200 代理人: 马应森
地址: 361005 福建*** 国省代码: 福建;35
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摘要:
搜索关键词: 基于 智能手机 荧光 光谱 检测 方法
【说明书】:

基于智能手机的荧光光谱检测方法,涉及光谱检测与图像处理。1)荧光信号检测:利用智能手机的摄像头作为检测器进行荧光信号检测;2)图像数据处理:对智能手机拍摄得到的视频数据进行处理;3)光谱曲线绘制:根据步骤2)中读取的样品荧光图像有效发光区域的颜色通道信息,选定合适的颜色值作为样品的荧光强度参数,以波长为横坐标,荧光强度为纵坐标,绘制样品的特征荧光光谱曲线;样品的特征荧光光谱曲线生成后自定义名称后保存在指定文件夹中,并生成荧光物质光谱数据库。实现通过智能手机摄像头的图像传感器以录像的形式快速准确地扫描得到物质的荧光光谱;操作简便,分析耗时短,可通过降低环境噪声的干扰提高检测灵敏度。

技术领域

发明涉及光谱检测与图像处理技术领域,尤其是涉及一种基于智能手机的荧光光谱检测方法。

背景技术

荧光分析法具有灵敏度高、选择性强和方法多样等优点,已被广泛应用于化学、生物、医药、卫生、农业和环境保护等领域中。荧光光谱分析法作为一种表征技术用于研究体系的物理、化学性质及其变化情况,可作为定性检测和定量分析的手段。传统的荧光分析方法操作较为复杂,不利于推广,且仪器体积较大,制造成本高,难以应用于现场检测。因此新型快速的荧光分析技术及便携式荧光分析仪器的研究具有重大的意义和广泛的发展前景。

智能手机作为一种简便易携的功能性移动设备,为便携式检测技术提供了新的发展机遇。随着智能手机摄像功能的不断完善、APP的广泛使用以及数据处理能力的不断提高,使得智能手机可以作为一种图像采集工具及数字化处理设备而发挥强大的作用。其原理通常是将待测物质或其反应过程中的光信号、电信号或颜色特征以图片的形式进行采集,随后将所采集到的图片经过专门的图片处理软件或者通过智能手机上安装的APP程序实现信号的量化,最终得到数据结果。将智能手机与传统的检测技术相结合,既能充分发挥智能手机轻巧便携、成本低廉、操作简单、处理快速等优势,利用传统检测方法的原理和适用性,还能弥补传统大型仪器在检测时效性方面的不足,为现场快速检测方法研究提供了巨大的发展平台。

传统的荧光分析仪器所采用的光电探测器主要为PMT(光电倍增管),需要提供稳定的负高压装置,难以仪器小型化。目前,基于智能手机的便携式光谱检测方法所采用的装置往往需要外加光学元件,光路设计较为复杂,成本较高。同时,已有的基于智能手机的光谱检测方法采用拍摄单张样品图片的方式获取光谱,存在检测范围小、检测对象单一,图像处理过程操作复杂、分析时间长等不足。因此,开发一种结构简单,操作便捷且适用范围广的基于智能手机的荧光光谱检测方法具有极大的应用价值。

发明内容

本发明旨在克服现有技术存在的上述不足,提供能够广泛适用于可见光范围内荧光物质的荧光光谱检测,可适配多种型号的智能手机,结构简单、操作便捷且检测准确度高的一种基于智能手机的荧光光谱检测方法。

本发明包括以下步骤:

1)荧光信号检测:利用智能手机的摄像头作为检测器进行荧光信号检测;

2)图像数据处理:对智能手机拍摄得到的视频数据进行处理;

3)光谱曲线绘制:根据步骤2)中读取的样品荧光图像有效发光区域的颜色通道信息,选定合适的颜色值作为样品的荧光强度参数,以波长为横坐标,荧光强度为纵坐标,绘制样品的特征荧光光谱曲线;样品的特征荧光光谱曲线生成后自定义名称后保存在指定文件夹中,并生成荧光物质光谱数据库。

在步骤1)中,所述利用智能手机的摄像头作为检测器进行荧光信号检测的具体步骤可为:将智能手机的后置摄像头对准单色仪狭缝,打开智能手机自带的相机,用智能手机的图像传感器检测从单色仪出光口狭缝透出的荧光信号,使用智能手机相机的录像功能,以拍摄视频的形式记录样品受激发光源照射后发出的荧光经过单色仪分光并从狭缝透出的荧光信号;

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