滤波片确定方法、颜色传感装置及检测系统

本公开涉及检测，尤其涉及一种滤波片确定方法、颜色传感装置及检测系统。

背景技术：

1、颜色传感是根据物理、化学反应导致的颜色变化来确定待测物的组成及含量的方法，颜色传感在医学、环境监测等领域有广泛的应用。目前的颜色传感方案存在体积大、精度低、结构复杂、成本高等问题。

技术实现思路

1、根据本公开的一方面，提供了一种颜色传感装置的滤波片确定方法，所述方法包括：

2、在具有不同数目滤波片的滤波片组件所对应的检测结果中，从达到第一预设检测结果对应的检测结果中选择滤波片的最小数目，将所述最小数目作为所述滤波片组件的滤波片数目，所述滤波片组件用于编码入射光为成像信息，所述成像信息中包含入射光的光强度值，所述滤波片组件包括多个不同种类的滤波片，不同的滤波片能够编码入射光得到成像信息；

3、在相同滤波片数目不同种滤波片组合对应的检测结果中，选择检测结果中达到第二预设检测结果所对应的滤波片组合的组合方式，为所述滤波片组件中的滤波片的组合方式；其中，每个滤波片组合均包括所述最小数目个滤波片，每个滤波片组合中滤波片的种类和/或排布方式不同。

4、在一种可能的实施方式中，所述方法还包括：

5、将所述成像信息输入到检测模型，利用所述检测模型的输出结果得到所述检测结果，其中，所述检测模型具有所述成像信息与检测结果的映射关系。

6、在一种可能的实施方式中，所述方法还包括：

7、探测所述成像信息得到矩形灰度图像阵列。

8、在一种可能的实施方式中，所述检测结果包括待测物的成分或待测物的成分及各个成分的含量，所述检测模型基于最小二乘法、神经网络、支持向量机、朴素贝叶斯分类、决策树、k-近邻算法、线性判别分析、线性回归、logistic回归、分类和回归树、学习向量量化、袋装法和随机森林的至少一种得到。

9、在一种可能的实施方式中，所述矩形灰度图像阵列包括多个矩形区域，每一种滤波片对应一个矩形区域，所述的多个矩形区域对应多个灰度值，每个矩形区域包括多个像素；

10、所述滤波片的种类包括超表面滤波片类型、光子晶体滤波片类型、钙钛矿量子点滤波片类型、胶体量子点滤波片类型的至少一种类型，各个滤波片类型均包括多种不同种类。

11、在一种可能的实施方式中，所述滤波片组合中，所述滤波片为胶体量子点滤波片，每种胶体量子点滤波片具有不同的光谱透射关系，所述滤波片基于所述光谱透射关系与每一滤波片对应的探测组件的光谱敏感度关系共同对入射光进行编码，得到所述入射光的成像信息，所述光谱敏感度关系表示光响应度与光波长的关系。

12、在一种可能的实施方式中，所述方法包括：

13、提供多种具有不同数目滤波片的滤波片组件，包括：从n种滤波片中选择多个不同数目的滤波片形成多种滤波片组件，所述n种滤波片中每种滤波片具有不同的光谱透射关系，所述n种滤波片能够对目标波长范围内的颜色进行编码，n为正整数；

14、提供多个具有不同滤波片组合方式的滤波片组件，包括：多次从n种滤波片中确定所述最小数目个连续分布或跳跃分布的组合方式。

15、根据本公开的一方面，提供了一种颜色传感装置，所述装置包括：

16、利用所述的颜色传感装置的滤波片确定方法得到的滤波片组件，所述滤波片组件用于编码入射光为成像信息，所述成像信息中包含入射光的光强度值，所述滤波片组件包括多个不同种类的滤波片，不同的滤波片能够编码入射光得到成像信息。

17、在一种可能的实施方式中，所述装置还包括：

18、探测组件，用于探测所述成像信息，所述成像信息用于输入到检测模型，以利用所述检测模型的输出结果得到检测结果，其中，所述检测模型具有所述成像信息与检测结果的映射关系。

19、在一种可能的实施方式中，所述探测组件包括互补金属氧化物半导体元件、电荷耦合元件、紫外探测元件、铟镓砷近红外探测元件的至少一种元件。

20、根据本公开的一方面，提供了一种检测系统，所述检测系统包括：

21、所述的颜色传感装置；

22、光源，用于发出探测光；

23、颜色反应组件，所述颜色反应组件用于根据所述探测光照射后得到以下的一种或多种：透射光、反射光或荧光，并将所述照射后得到的光入射到所述滤波片组件；

24、数据处理组件，用于根据所述颜色传感装置产生的探测图像或成像信息得到检测结果。

25、在一种可能的实施方式中，所述数据处理组件还用于：

26、获取所述颜色传感装置输出的第一探测图像及第二探测图像，所述第一探测图像为所述颜色反应组件未加入待测物时所述颜色传感装置输出的探测图像，所述第二探测图像为所述颜色反应组件加入待测物时所述颜色传感装置输出的探测图像；

27、将所述第二探测图像与所述第一探测图像的相应像素的强度相减，得到第三探测图像；

28、将所述第三探测图像输入到检测模型，利用所述检测模型的输出结果得到待测物的成分或待测物的成分及各个成分的含量的检测结果，其中，所述检测模型具有所述探测图像或所述成像信息与检测结果的映射关系。

29、在一种可能的实施方式中，所述颜色反应组件包括反射式组件、透射式组件、荧光式组件，其中，所述入射光为所述反射式组件根据所述探测光产生的反射光、所述探测光穿透所述透射式组件产生的透射光、所述入射光照射荧光式组件产生的荧光的任意一种。

30、在一种可能的实施方式中，所述颜色传感装置中滤波片组件能够对380nm-750nm的入射光进行编码。

31、根据本公开的一方面，提供了一种尿液检测系统，所述尿液检测系统包含所述的颜色传感器或所述的检测系统。

32、本公开实施例通过在具有不同数目滤波片的滤波片组件所对应的检测结果中，从达到第一预设检测结果对应的检测结果中选择滤波片的最小数目，将所述最小数目作为所述滤波片组件的滤波片数目，在相同滤波片数目不同种滤波片组合对应的检测结果中，选择检测结果中达到第二预设检测结果所对应的滤波片组合的组合方式，为所述滤波片组件中的滤波片的组合方式，可以根据具体应用优化滤波片阵列，在确保颜色传感装置的精度的前提下降低成本、体积和集成复杂度，提升测量精度。

33、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本公开。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

技术特征：

1.一种颜色传感装置的滤波片确定方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述检测结果包括待测物的成分或待测物的成分及各个成分的含量，所述检测模型基于最小二乘法、神经网络、支持向量机、朴素贝叶斯分类、决策树、k-近邻算法、线性判别分析、线性回归、logistic回归、分类和回归树、学习向量量化、袋装法和随机森林的至少一种得到。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述矩形灰度图像阵列包括多个矩形区域，每一种滤波片对应一个矩形区域，所述的多个矩形区域对应多个灰度值，每个矩形区域包括多个像素；

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述滤波片组合中，所述滤波片为胶体量子点滤波片，每种胶体量子点滤波片具有不同的光谱透射关系，所述滤波片基于所述光谱透射关系与每一滤波片对应的探测组件的光谱敏感度关系共同对入射光进行编码，得到所述入射光的成像信息，所述光谱敏感度关系表示光响应度与光波长的关系。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

8.一种颜色传感装置，其特征在于，所述装置包括：

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述探测组件包括互补金属氧化物半导体元件、电荷耦合元件、紫外探测元件、铟镓砷近红外探测元件的至少一种元件。

11.一种检测系统，其特征在于，所述检测系统包括：

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述数据处理组件还用于：

13.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述颜色反应组件包括反射式组件、透射式组件、荧光式组件，其中，所述入射光为所述反射式组件根据所述探测光产生的反射光、所述探测光穿透所述透射式组件产生的透射光、所述入射光照射荧光式组件产生的荧光的任意一种。

14.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述颜色传感装置中滤波片组件能够对380nm-750nm的入射光进行编码。

15.一种尿液检测系统，其特征在于，所述尿液检测系统包含权利要求8-10任一项所述的颜色传感器或权利要求11-14任一项所述的检测系统。

技术总结
本公开涉及一种滤波片确定方法、颜色传感装置及检测系统，所述方法包括：在具有不同数目滤波片的滤波片组件所对应的检测结果中，从达到第一预设检测结果对应的检测结果中选择滤波片的最小数目，将所述最小数目作为所述滤波片组件的滤波片数目，所述滤波片组件用于编码入射光为成像信息；在相同滤波片数目不同种滤波片组合对应的检测结果中，选择检测结果中达到第二预设检测结果所对应的滤波片组合的组合方式，为所述滤波片组件中的滤波片的组合方式；其中，每个滤波片组合均包括所述最小数目个滤波片，每个滤波片组合中滤波片的种类和/或排布方式不同，本公开实施例可以根据具体应用优化滤波片阵列，降低成本和集成复杂度，提升测量精度。

技术研发人员：鲍捷,淮丙鑫,请求不公布姓名,刘啸虎
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14