光谱检测方法、存储介质、电子设备及装置与流程

1.本技术涉及互联网技术领域，具体涉及智能终端技术领域，尤其涉及一种光谱检测方法、存储介质、电子设备及装置。


背景技术：

2.随着智能终端技术的发展以及半导体工业制造水平的进步，以手机、平板电脑等为代表的智能终端设备具备了越来越强的处理能力也配备了越来越强大的图像采集和处理功能例如采用了更好的相机等，这样的改进也使得智能终端设备如手机具备了更丰富的用途，包括超出传统意义上的利用手机进行通话和交流的用途。例如，智能手机和智能手环可具备生理参数测量的功能并用于例如健康监控等。
3.光谱检测技术以及相应的光谱分析技术指的是通过检测物质的光谱来鉴别物质及确定化学组成等，并通过适当处理提供相关分析结论。光谱检测技术可以在不破坏样品前提下检测出物质成分，并且光谱分析结果在生物、医学、化学、食品安全、环境检测等多个领域有广泛用途。进行光谱检测的设备叫作光谱仪（spectroscope），其原理是通过光探测器测量物体表面反射的光线并测定谱线不同波长位置强度从而测出物体成分。随着在光谱仪小型化方面的技术进展，光谱仪的设备尺寸大幅缩小，例如基于红外线光谱检测技术和数位光源处理技术（digital light processing，dlp）的小型光谱仪的体积已经缩小到可放入衣物的口袋中。但是当前小型化的光谱仪设备仍然尺寸过大而不适合整合到手机里，并且小型化的光谱仪难以与手机的其他硬件模组一样通过半导体工艺而集成，也就是必须单独占用一部分手机内部有限的空间，因此并不利于在智能终端设备上推广光谱检测技术。另一方面，基于微纳工艺和光探测阵列的光谱仪或者说光谱芯片，虽然可通过半导体工艺制备，但是需要形成满足特殊要求的光学层结构才能提供必须的光线调制作用，例如cn112510059b公开了光调制结构的折射率必须控制在1至5之间等，因此也不利于在智能终端设备上推广光谱检测技术。
4.为此，需要一种光谱检测方法、存储介质、电子设备及装置，能够充分利用手机、平板电脑等智能终端设备既有的高度集成化的硬件模组及功能，从而拓展这些智能终端设备的用途以覆盖基于光谱检测技术应用的生物、医学、化学、食品安全、环境检测等多个领域，有利于在智能终端设备上推广光谱检测技术。


技术实现要素：

5.第一方面，本技术实施例提供了一种光谱检测方法。所述光谱检测方法包括：通过成像装置，获得在参考光源处于开启状态下的第一图像以及在该参考光源处于关闭状态下的第二图像，其中该第一图像的拍摄时间和该第二图像的拍摄时间之间的间隔小于预设阈值；根据该第一图像和该第二图像得到参考图像；和通过转换模型，将该参考图像上各个像素点的rgb强度转换为相应光谱强度，从而得到与该参考图像对应的光谱图。其中，该转换模型基于该参考光源的出厂设定并经过预校准处理。其中，对该转换模型的预校准处理是
基于该成像装置的模拟检测过程。
6.第一方面所描述的技术方案，可以利用智能终端设备既有的硬件模组及功能因此无需单独占用空间也无需通过复杂的微纳工艺来提供特定光学层结构和光调制结构，而且通过设定足够小的预设阈值来限定该第一图像的拍摄时间和该第二图像的拍摄时间之间的间隔，从而有效地排除除了参考光源以外的干扰因素，进而使得可以基于该参考光源的转换模型来实现精确地从参考图像所包含的rgb强度的信息推算出光谱检测结果。如此，能够充分利用手机、平板电脑等智能终端设备既有的高度集成化的硬件模组及功能，有利于在智能终端设备上推广光谱检测技术。
7.根据第一方面的技术方案的一种可能的实现方式，本技术实施例还提供了，根据该第一图像和该第二图像得到该参考图像，包括：对该第一图像和该第二图像进行像素级相减运算得到该参考图像。
8.根据第一方面的技术方案的一种可能的实现方式，本技术实施例还提供了，该成像装置的模拟检测过程包括将发射光谱已知的光源所发射的光被已知反射性质的参考物体反射后再由该成像装置接收。
9.根据第一方面的技术方案的一种可能的实现方式，本技术实施例还提供了，该参考光源的出厂设定包括该参考光源在出厂时测定的光谱分布。
10.根据第一方面的技术方案的一种可能的实现方式，本技术实施例还提供了，根据该第一图像和该第二图像得到该参考图像，包括：分别在该第一图像和该第二图像上识别感兴趣区域roi，对该第一图像的roi内的像素点和该第二图像的roi内的像素点进行像素级相减运算得到该参考图像。
11.根据第一方面的技术方案的一种可能的实现方式，本技术实施例还提供了，通过所述成像装置获得该第一图像的曝光时间可调整。
12.根据第一方面的技术方案的一种可能的实现方式，本技术实施例还提供了，对该曝光时间的调整是基于所述成像装置的动态区间，并且该曝光时间的长度是基于相对于该参考光源的环境光的强度和/或所述成像装置获得该第一图像的拍摄距离。
13.根据第一方面的技术方案的一种可能的实现方式，本技术实施例还提供了，对该曝光时间的调整还基于该预设阈值。
14.根据第一方面的技术方案的一种可能的实现方式，本技术实施例还提供了，所述参考光源所发射的光经过可调滤镜的过滤，所述可调滤镜被配置为根据相对于该参考光源的环境光中的rgb分量来选择性地增强或者减弱所述参考光源所发射的光中的rgb分量。
15.根据第一方面的技术方案的一种可能的实现方式，本技术实施例还提供了，所述可调滤镜被配置为根据相对于该参考光源的环境光中的光谱分布来选择性地增强或者减弱所述参考光源所发射的光中的rgb分量，包括：当该环境光中的光谱分布以蓝光为主时，所述可调滤镜被配置为增强所述参考光源所发射的光中的r分量或者g分量并减弱所述参考光源所发射的光中的其它rgb分量；当该环境光中的光谱分布以黄光为主时，所述可调滤镜被配置为增强所述参考光源所发射的光中的b分量并减弱所述参考光源所发射的光中的其它rgb分量。
16.第二方面，本技术实施例提供了一种移动设备。所述移动设备包括：图像采集装置；照明装置；和处理器。其中，所述处理器用于执行根据第一方面中任一项所述的光谱检
测方法并且将该图像采集装置作为所述成像装置以及将该照明装置作为所述参考光源。
17.第二方面所描述的技术方案，可以利用智能终端设备既有的硬件模组及功能因此无需单独占用空间也无需通过复杂的微纳工艺来提供特定光学层结构和光调制结构，而且通过设定足够小的预设阈值来限定该第一图像的拍摄时间和该第二图像的拍摄时间之间的间隔，从而有效地排除除了参考光源以外的干扰因素，进而使得可以基于该参考光源的转换模型来实现精确地从参考图像所包含的rgb强度的信息推算出光谱检测结果。如此，能够充分利用手机、平板电脑等智能终端设备既有的高度集成化的硬件模组及功能，有利于在智能终端设备上推广光谱检测技术。
18.根据第二方面的技术方案的一种可能的实现方式，本技术实施例还提供了，所述移动设备是手机，所述图像采集装置是所述手机上的相机，所述照明装置是所述手机上的照明灯。
19.第三方面，本技术实施例提供了一种非瞬时性计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，该计算机令被处理器执行时实现根据第一方面中任一项所述的光谱检测方法。
20.第三方面所描述的技术方案，可以利用智能终端设备既有的硬件模组及功能因此无需单独占用空间也无需通过复杂的微纳工艺来提供特定光学层结构和光调制结构，而且通过设定足够小的预设阈值来限定该第一图像的拍摄时间和该第二图像的拍摄时间之间的间隔，从而有效地排除除了参考光源以外的干扰因素，进而使得可以基于该参考光源的转换模型来实现精确地从参考图像所包含的rgb强度的信息推算出光谱检测结果。如此，能够充分利用手机、平板电脑等智能终端设备既有的高度集成化的硬件模组及功能，有利于在智能终端设备上推广光谱检测技术。
21.第四方面，本技术实施例提供了一种电子设备。所述电子设备包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器。其中，所述处理器通过运行所述可执行指令以实现根据第一方面中任一项所述的光谱检测方法。
22.第四方面所描述的技术方案，可以利用智能终端设备既有的硬件模组及功能因此无需单独占用空间也无需通过复杂的微纳工艺来提供特定光学层结构和光调制结构，而且通过设定足够小的预设阈值来限定该第一图像的拍摄时间和该第二图像的拍摄时间之间的间隔，从而有效地排除除了参考光源以外的干扰因素，进而使得可以基于该参考光源的转换模型来实现精确地从参考图像所包含的rgb强度的信息推算出光谱检测结果。如此，能够充分利用手机、平板电脑等智能终端设备既有的高度集成化的硬件模组及功能，有利于在智能终端设备上推广光谱检测技术。
23.第五方面，本技术实施例提供了一种光谱检测装置。所述光谱检测装置包括：参考光源；成像装置，用于获得在该参考光源处于开启状态下的第一图像以及在该参考光源处于关闭状态下的第二图像，其中该第一图像的拍摄时间和该第二图像的拍摄时间之间的间隔小于预设阈值；参考图像生成模块，用于根据该第一图像和该第二图像得到参考图像；转化模块，用于通过转换模型，将该参考图像上各个像素点的rgb强度转换为相应光谱强度，从而得到与该参考图像对应的光谱图。其中，该转换模型基于该参考光源的出厂设定并经过预校准处理。其中，对该转换模型的预校准处理是基于该成像装置的模拟检测过程。
24.第五方面所描述的技术方案，可以利用智能终端设备既有的硬件模组及功能因此
无需单独占用空间也无需通过复杂的微纳工艺来提供特定光学层结构和光调制结构，而且通过设定足够小的预设阈值来限定该第一图像的拍摄时间和该第二图像的拍摄时间之间的间隔，从而有效地排除除了参考光源以外的干扰因素，进而使得可以基于该参考光源的转换模型来实现精确地从参考图像所包含的rgb强度的信息推算出光谱检测结果。如此，能够充分利用手机、平板电脑等智能终端设备既有的高度集成化的硬件模组及功能，有利于在智能终端设备上推广光谱检测技术。
25.根据第五方面的技术方案的一种可能的实现方式，本技术实施例还提供了，所述成像装置获得该第一图像的曝光时间可调整，对该曝光时间的调整是基于所述成像装置的动态区间，并且该曝光时间的长度是基于相对于该参考光源的环境光的强度和/或所述成像装置获得该第一图像的拍摄距离。
26.根据第五方面的技术方案的一种可能的实现方式，本技术实施例还提供了，所述光谱检测装置还包括可调滤镜用于过滤所述参考光源所发射的光，所述可调滤镜被配置为根据相对于该参考光源的环境光中的rgb分量来选择性地增强或者减弱所述参考光源所发射的光中的rgb分量。
27.根据第五方面的技术方案的一种可能的实现方式，本技术实施例还提供了，所述可调滤镜被配置为根据相对于该参考光源的环境光中的rgb分量来选择性地增强或者减弱所述参考光源所发射的光中的rgb分量，包括：当该环境光中的光谱分布以蓝光为主时，所述可调滤镜被配置为增强所述参考光源所发射的光中的r分量或者g分量并减弱所述参考光源所发射的光中的其它rgb分量；当该环境光中的光谱分布以黄光为主时，所述可调滤镜被配置为增强所述参考光源所发射的光中的b分量并减弱所述参考光源所发射的光中的其它rgb分量。
28.第六方面，本技术实施例提供了一种手机，其特征在于，所述手机包括根据第五方面中任一项所述的光谱检测装置，并且所述成像装置是所述手机上的相机，所述参考光源是所述手机上的照明灯。
29.第六方面所描述的技术方案，可以利用智能终端设备既有的硬件模组及功能因此无需单独占用空间也无需通过复杂的微纳工艺来提供特定光学层结构和光调制结构，而且通过设定足够小的预设阈值来限定该第一图像的拍摄时间和该第二图像的拍摄时间之间的间隔，从而有效地排除除了参考光源以外的干扰因素，进而使得可以基于该参考光源的转换模型来实现精确地从参考图像所包含的rgb强度的信息推算出光谱检测结果。如此，能够充分利用手机、平板电脑等智能终端设备既有的高度集成化的硬件模组及功能，有利于在智能终端设备上推广光谱检测技术。
30.根据第六方面的技术方案的一种可能的实现方式，本技术实施例还提供了，所述参考图像生成模块和所述转化模块通过所述手机上的处理装置实现，或者，所述参考图像生成模块和所述转化模块相对于该处理装置被单独提供并集成于所述光谱检测装置。
附图说明
31.为了说明本技术实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本技术实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。
32.图1示出了本技术实施例提供的光谱检测方法的流程示意图。
33.图2示出了本技术实施例提供的光谱检测装置的框图。
34.图3示出了本技术实施例提供的用于图1所示的光谱检测方法的电子设备的框图。
35.图4示出了本技术实施例提供的具备光谱检测功能的手机的框图。
具体实施方式
36.本技术实施例为了解决在智能终端设备上推广光谱检测技术这样的技术难题，提出了一种光谱检测方法、存储介质、电子设备及装置。其中，所述光谱检测方法包括：通过成像装置，获得在参考光源处于开启状态下的第一图像以及在该参考光源处于关闭状态下的第二图像，其中该第一图像的拍摄时间和该第二图像的拍摄时间之间的间隔小于预设阈值；根据该第一图像和该第二图像得到参考图像；和通过转换模型，将该参考图像上各个像素点的rgb强度转换为相应光谱强度，从而得到与该参考图像对应的光谱图。其中，该转换模型基于该参考光源的出厂设定并经过预校准处理。其中，对该转换模型的预校准处理是基于该成像装置的模拟检测过程。本技术实施例具有以下有益技术效果：能够充分利用手机、平板电脑等智能终端设备既有的高度集成化的硬件模组及功能，从而拓展这些智能终端设备的用途以覆盖基于光谱检测技术应用的生物、医学、化学、食品安全、环境检测等多个领域，有利于在智能终端设备上推广光谱检测技术。
37.本技术实施例可用于以下应用场景，包括但是不限于，光谱检测、光谱分析、生物成分检测、医学健康、食品安全、环境检测等。
38.本技术实施例可以依据具体应用环境进行调整和改进，此处不做具体限定。
39.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术的实施例进行描述。
40.图1示出了本技术实施例提供的光谱检测方法的流程示意图。如图1所示，该方法包括以下步骤。
41.步骤s102：通过成像装置，获得在参考光源处于开启状态下的第一图像以及在该参考光源处于关闭状态下的第二图像，其中该第一图像的拍摄时间和该第二图像的拍摄时间之间的间隔小于预设阈值。
42.步骤s104：根据该第一图像和该第二图像得到参考图像。
43.步骤s106：通过转换模型，将该参考图像上各个像素点的rgb强度转换为相应光谱强度，从而得到与该参考图像对应的光谱图；其中，该转换模型基于该参考光源的出厂设定并经过预校准处理；对该转换模型的预校准处理是基于该成像装置的模拟检测过程。
44.请参阅上述步骤s102至步骤s106，在步骤s102，通过要求该第一图像的拍摄时间和该第二图像的拍摄时间之间的间隔小于预设阈值，以及通过设定足够小的预设阈值，可以使得第一图像和第二图像之间的差距几乎都来自于是否有参考光源的照明。这样就使得接下来在步骤s104中通过根据该第一图像和该第二图像得到参考图像，该参考图像等效于仅在参考光源的照明条件下所获得的图像。在一些实施例中，可以通过安排相对比较稳定的拍摄环境来降低对预设阈值的要求，也就是降低对该第一图像的拍摄时间和该第二图像的拍摄时间之间的间隔的要求。例如，当图1所示的光谱检测方法用于食品安全的场景，可以将需要测定成分的食品样品放置在室内且具备稳定的室内照明条件，例如关上窗帘只用室内照明设备等，这样做有利于保持拍摄第一图像的时刻和拍摄第二图像的时刻，除了参
考光源是处于开启状态或者关闭状态以外，其他的因素是基本一致的，这样就能通过在步骤s104进行的相应运算例如进行像素级相减运算或者其他运算来抵消这些保持不变的因素而只保留参考光源的影响。但是，在另一些实施例中，可能难以提供相对比较稳定的拍摄环境，例如用于人体医疗健康检测的场景如医院里或者用于环境检测的场景如污水处理场所等，这些场景下要求足够小的该第一图像的拍摄时间和该第二图像的拍摄时间之间的间隔，也就是对该成像装置的拍摄速度或者说快门速度有一定要求。这一点，可以结合具体采用的成像装置的性能来设定，例如该成像装置可能是专业的高速摄像机并能提供两千分之一秒的快门拍摄速度或者说每一秒能最多拍摄两千张图像。一般情况下，所述光谱检测方法主要应用于智能终端设备例如智能手机，而智能手机上也一般配备了性能较好的相机并提供快速拍摄模式等，例如日常拍摄下手机上的相机可以做到1/125至1/500的快门拍摄速度，也就是每秒可以拍摄125张到500张图像。这样的快门速度足以捕捉到日常拍摄情况下的移动中的行人、自行车等。综上所述，取决于具体的拍摄条件下除了参考光源以外的干扰因素，包括环境光、背景光、反射光等其他光源，可以设定足够小的预设阈值来限定该第一图像的拍摄时间和该第二图像的拍摄时间之间的间隔，从而克服这些干扰因素的影响，进而使得所获得的第一图像和第二图像之间的差距几乎都来自于是否有参考光源的照明这一因素。
45.在步骤s104，根据该第一图像和该第二图像得到参考图像。上面提到，第一图像对应参考光源处于开启状态下，而第二图像对应参考光源处于关闭状态下，除了参考光源的状态变化之外，通过设定足够小的预设阈值例如结合具体的拍摄条件和干扰因素，可以等效于认为第一图像代表了r
f+a
，这里r代表了图像上像素点的rgb强度的函数或者说rgb强度的分布，f代表参考光源，a代表除了参考光源以外的能影响rgb强度的因素（这些因素被视为相对于参考光源的干扰因素）。则第二图像代表了ra，这里假设第二张图像中的a也就是干扰因素与第一张图像中的a相同或者基本一致。因此，通过对该第一图像和该第二图像进行适当运算例如像素级相减运算，也就是相当于进行了r
f+a
减去ra的运算，如此得到的参考图像，其代表了rf，也就是说参考图像上只保留了f也就是参考光源的因素。
46.在步骤s106，通过转换模型，将该参考图像上各个像素点的rgb强度转换为相应光谱强度，从而得到与该参考图像对应的光谱图。上面提到，参考图像代表了rf，也就是仅受到参考光源影响的像素点的rgb强度。转换模型可以表示为t，而光谱强度分布可以表示为r（λ）。通过计算r
f x t = r（λ），可以实现根据参考图像的像素点的rgb强度以及转换模型t，来得到参考图像上像素点的相应光谱强度。如此得到的光谱图就是光谱检测结果，可以进一步用来进行分析处理来测定物质成分，适用于基于光谱检测技术应用的生物、医学、化学、食品安全、环境检测等多个领域。
47.上述的光谱检测方法，能够提供良好的光谱检测结果的关键在于转换模型t，也就是说转换模型t必须能足够精确地实现从参考图像的像素点的rgb强度到相应光谱强度的转换。而可能干扰转换模型t的精确性也就是可能干扰上述光谱检测方法的表现的因素，正是来自于除了参考光源以外的其他光源。这是因为参考光源以外的其他光源往往不可控并且带有很高的随机性，例如自然光、环境光等，这样就使得无法建立起足够准确的转换模型来将这些可能的干扰因素都考虑进去。如上所述，通过设定足够小的预设阈值来限定该第一图像的拍摄时间和该第二图像的拍摄时间之间的间隔，然后进行运算从而有效地排除除
了参考光源以外的干扰因素。另外，该转换模型t基于该参考光源的出厂设定并经过预校准处理；对该转换模型t的预校准处理是基于该成像装置的模拟检测过程。这里，该参考光源的出厂设定可以被认为代表了该参考光源在出厂时的转换模型t，也就是说借助该参考光源的出厂设定可以完成上述的计算从而实现根据参考图像的像素点的rgb强度以及转换模型t来得到参考图像上像素点的相应光谱强度。考虑到参考光源在出厂之后的使用过程中，可能面临器件老化、损耗等各种情况，从而偏离了出厂时的设定，因此需要通过预校准处理来测定当前的参考光源的转换模型。另外，即使参考光源保持了出厂设定，也可能存在其他器件的老化或损耗从而使得参考光源对外表现出来的情况与出厂设定有所偏离。为此，通过该成像装置的模拟检测过程，也就是以当前的成像装置和当前的参考光源模拟进行一次光谱检测并将检测结果与参考结果比较，然后进行适当处理就可以完成对该转换模型t的预校准。
48.可以看出，上述的光谱检测方法，可以利用智能终端设备既有的硬件模组及功能例如利用手机上的照明设备作为参考光源以及利用手机上的相机作为成像装置，因此无需单独占用空间也无需通过复杂的微纳工艺来提供特定光学层结构和光调制结构，而且通过设定足够小的预设阈值来限定该第一图像的拍摄时间和该第二图像的拍摄时间之间的间隔（例如设定为拍摄运动中行人的快门拍摄速度），然后进行运算从而有效地排除除了参考光源以外的干扰因素，进而使得可以基于该参考光源的转换模型来实现精确地从参考图像所包含的rgb强度的信息推算出光谱检测结果。上述的光谱检测方法，能够充分利用手机、平板电脑等智能终端设备既有的高度集成化的硬件模组及功能，从而拓展这些智能终端设备的用途以覆盖基于光谱检测技术应用的生物、医学、化学、食品安全、环境检测等多个领域，有利于在智能终端设备上推广光谱检测技术。
49.在一种可能的实施方式中，根据该第一图像和该第二图像得到该参考图像。包括：对该第一图像和该第二图像进行像素级相减运算得到该参考图像。应当理解的是，其他合适的像素级运算或者其他运算方式也可以采用，只要能有效地排除除了参考光源以外的干扰因素。
50.在一种可能的实施方式中，该成像装置的模拟检测过程包括将发射光谱已知的光源所发射的光被已知反射性质的参考物体反射后再由该成像装置接收。在一些实施例中，该参考物体是白色测试板。如上所述，通过该成像装置的模拟检测过程，也就是以当前的成像装置和当前的参考光源模拟进行一次光谱检测并将检测结果与参考结果比较，然后进行适当处理就可以完成对该转换模型t的预校准。这里，通过例如白色测试板的参考物体，其自身的反射性质是可以预先判断的也因此可以推定经过该参考物体反射后的光谱检测结果也就是参考结果，例如可以根据参考物体的已知的衰减特性和入射光的光谱强度分布来推算反射光的光谱强度分布。一般来说，反射性质均一的或者具有相对简单的反射性质的参考物体如单色测试板等，其反射性质已知或者容易推定。如此通过上述的模拟检测过程就可以完成对该转换模型t的预校准。应当理解的是，除了白色测试板，还可以采用其他已知反射性质的参考物体，只要其光谱检测结果能便利地预先推定。还可以考虑用不同颜色的测试板拼装在一起或者其他图案或样式的测试板。
51.在一种可能的实施方式中，该参考光源的出厂设定包括该参考光源在出厂时测定的光谱分布。如此，通过在出厂时测定参考光源的光谱分布，可以更好地推定参考光源的转
换模型。
52.在一种可能的实施方式中，根据该第一图像和该第二图像得到该参考图像，包括：分别在该第一图像和该第二图像上识别感兴趣区域roi，对该第一图像的roi内的像素点和该第二图像的roi内的像素点进行像素级相减运算得到该参考图像。考虑到实际应用中需要进行光谱分析检测的样品可能仅占据图像上一部分区域，例如用于食品安全的场景下待检测的食品样品位于图像中央的一部分区域，因此可以通过roi来集中资源分析处理roi内的光谱信息，这样可以更好地利用智能终端设备上有限的计算资源和降低能耗。
53.在一种可能的实施方式中，通过所述成像装置获得该第一图像的曝光时间可调整。在一些实施例中，对该曝光时间的调整是基于所述成像装置的动态区间，并且该曝光时间的长度是基于相对于该参考光源的环境光的强度和/或所述成像装置获得该第一图像的拍摄距离。在一些实施例中，对该曝光时间的调整还基于该预设阈值。上面提到，第一图像对应参考光源处于开启状态下，通过调整曝光时间可以充分利用成像装置如相机的动态区间，如果曝光时间太长则导致动态区间过于饱和，如果曝光时间太短则可能导致信号太弱从而导致信噪比过高。通过调整第一图像的曝光时间，特别是根据动态区间来调整曝光时间，可以提高信噪比，这样有助于克服背景光太强烈或者参考光源相对于背景光来说太弱的情况下带来的较强烈的噪声干扰。另外，结合实际适用的需要，可以基于相对于该参考光源的环境光的强度和/或所述成像装置获得该第一图像的拍摄距离，来更灵活地调整曝光时间的长度。例如，在工业检测的场景如污水检测，一般需要对大面积的远距离的污水进行光谱分析检测，这种情况下所述成像装置获得该第一图像的拍摄距离较远，则适合调整曝光时间以提高信噪比。再例如，在室内可能面临背景光太强烈的情况例如室内照明的亮度太高，这种情况下相对于该参考光源的环境光的强度过高，则适合调整曝光时间以克服太强烈的背景光的干扰。再例如，在背景光不那么强烈且拍摄距离也较近的情况下，则可以调整曝光时间来充分利用动态区间，取得更好的检测效果。另外，曝光时间的调整还可以基于该预设阈值，上面提到预设阈值的作用是用来限定拍摄第一图像的时刻和拍摄第二图像的时刻之间的间隔从而抑制干扰因素的影响，因此可以结合预设阈值来调整曝光时间进一步地抑制干扰和提高信噪比。
54.在一种可能的实施方式中，所述参考光源所发射的光经过可调滤镜的过滤，所述可调滤镜被配置为根据相对于该参考光源的环境光中的rgb分量来选择性地增强或者减弱所述参考光源所发射的光中的rgb分量。这里，可调滤镜的过滤会改变参考光源所发射的光的光谱分布，例如绿色滤镜的过滤会得到以绿光为主的光谱分布。相对于该参考光源的环境光中的rgb分量，是上述提到的需要抑制的会给光谱检测效果带来负面影响的干扰因素。因此，可以根据相对于该参考光源的环境光中的rgb分量来选择性地增强或者减弱所述参考光源所发射的光中的rgb分量，从而抑制环境光带来的影响同时增强参考光源的影响，这样就能提高信噪比和改进检测效果。在一些实施例中，所述可调滤镜被配置为根据相对于该参考光源的环境光中的光谱分布来选择性地增强或者减弱所述参考光源所发射的光中的rgb分量，包括：当该环境光中的光谱分布以蓝光为主时，所述可调滤镜被配置为增强所述参考光源所发射的光中的r分量或者g分量并减弱所述参考光源所发射的光中的其它rgb分量；当该环境光中的光谱分布以黄光为主时，所述可调滤镜被配置为增强所述参考光源所发射的光中的b分量并减弱所述参考光源所发射的光中的其它rgb分量。因此，当环境光
中的rgb分量以蓝光为主时，这种情况可以是在工厂车间或者实验室等使用蓝光灯或者蓝光为主的照明设备的场景，这时候通过增强参考光源的r分量或者g分量同时减弱其他分量，则可以提高信噪比。当环境光中的rgb分量以黄光为主时，这种情况常见于半导体加工制造行业，其中的超净间等场所一般用黄光为主的照明设备，这时候通过增强参考光源的b分量同时减弱其他分量，则可以提高信噪比。
55.应当理解的是，上述方法可以通过相应的执行主体或者载体来实现。在一些示例性实施例中，一种非瞬时性计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，该计算机指令被处理器执行时实现上述方法以及上述任意实施例、实施方式或者它们的组合。在一些示例性实施例中，一种电子设备，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器通过运行所述可执行指令以实现上述方法以及上述任意实施例、实施方式或者它们的组合。
56.另外，上述方法可以通过移动设备或者任意合适的智能终端设备来实现。例如，一种移动设备包括：图像采集装置；照明装置；和处理器。其中，所述处理器用于执行上述光谱检测方法并且将该图像采集装置作为所述成像装置以及将该照明装置作为所述参考光源。该移动设备可以是手机、平板电脑或者任意合适的设备或智能终端设备，只要具备必需的元件如成像装置和参考光源。图像采集装置可以是该移动设备上任意合适的设备，例如手机上可能有多个具有拍摄功能的摄像头或相机，其中任意一个摄像头或相机都可以作为所述成像装置。照明装置可以是该移动设备上自带的例如手机自带的背面照明灯，也可以是附加的或者另外提供的例如配套的照明装置，只要能满足上述光谱检测方法的有关细节。
57.图2示出了本技术实施例提供的光谱检测装置的框图。如图2所示，所述光谱检测装置包括：参考光源210；成像装置220，用于获得在该参考光源210处于开启状态下的第一图像以及在该参考光源210处于关闭状态下的第二图像，其中该第一图像的拍摄时间和该第二图像的拍摄时间之间的间隔小于预设阈值；参考图像生成模块230，用于根据该第一图像和该第二图像得到参考图像；转化模块240，用于通过转换模型（未示出），将该参考图像上各个像素点的rgb强度转换为相应光谱强度，从而得到与该参考图像对应的光谱图。其中，该转换模型基于该参考光源210的出厂设定并经过预校准处理。其中，对该转换模型的预校准处理是基于该成像装置220的模拟检测过程。应当理解的是，该光谱检测装置可以理解为智能终端设备的一部分，以集成于该智能终端设备或者附加的方式，还可以理解为以软件如指令或程序或应用的方式来调用该智能终端设备的已有硬件模组来实现相应的功能，在此不做具体限定。并且，参考光源210与成像装置220之间通信地连接从而使得成像装置220可以获得第一图像和第二图像并且与参考光源210一起完成模拟检测过程。成像装置220所获得的图像被传输给参考图像生成模块230，然后再由参考图像生成模块230传输给转化模块240。转化模块240还与参考光源210连接用于实现基于该参考光源210的出厂设定和预校准处理来确定转化模型。
58.上述的光谱检测装置，可以利用智能终端设备既有的硬件模组及功能例如利用手机上的照明设备作为参考光源210以及利用手机上的相机作为成像装置220，因此无需单独占用空间也无需通过复杂的微纳工艺来提供特定光学层结构和光调制结构，而且通过设定足够小的预设阈值来限定该第一图像的拍摄时间和该第二图像的拍摄时间之间的间隔（例如设定为拍摄运动中行人的快门拍摄速度），然后进行运算从而有效地排除除了参考光源
以外的干扰因素，进而使得可以基于该参考光源的转换模型来实现精确地从参考图像所包含的rgb强度的信息推算出光谱检测结果。上述的光谱检测装置，能够充分利用手机、平板电脑等智能终端设备既有的高度集成化的硬件模组及功能，从而拓展这些智能终端设备的用途以覆盖基于光谱检测技术应用的生物、医学、化学、食品安全、环境检测等多个领域，有利于在智能终端设备上推广光谱检测技术。
59.在一种可能的实施方式中，所述成像装置220获得该第一图像的曝光时间可调整，对该曝光时间的调整是基于所述成像装置220的动态区间，并且该曝光时间的长度是基于相对于该参考光源210的环境光的强度和/或所述成像装置220获得该第一图像的拍摄距离。如此，可以提高信噪比，这样有助于克服背景光太强烈或者参考光源相对于背景光来说太弱的情况下带来的较强烈的噪声干扰。
60.在一种可能的实施方式中，所述光谱检测装置还包括可调滤镜（未示出）用于过滤所述参考光源210所发射的光，所述可调滤镜被配置为根据相对于该参考光源210的环境光中的rgb分量来选择性地增强或者减弱所述参考光源210所发射的光中的rgb分量。如此，可以抑制环境光带来的影响同时增强参考光源210的影响，这样就能提高信噪比和改进检测效果。
61.在一种可能的实施方式中，所述可调滤镜被配置为根据相对于该参考光源210的环境光中的rgb分量来选择性地增强或者减弱所述参考光源210所发射的光中的rgb分量，包括：当该环境光中的光谱分布以蓝光为主时，所述可调滤镜被配置为增强所述参考光源210所发射的光中的r分量或者g分量并减弱所述参考光源210所发射的光中的其它rgb分量；当该环境光中的光谱分布以黄光为主时，所述可调滤镜被配置为增强所述参考光源210所发射的光中的b分量并减弱所述参考光源210所发射的光中的其它rgb分量。如此，可以抑制环境光带来的影响同时增强参考光源210的影响，这样就能提高信噪比和改进检测效果。
62.图3示出了本技术实施例提供的用于图1所示的光谱检测方法的电子设备的框图。如图3所示，电子设备包括主处理器302，内部总线304，网络接口306，主存储器308，以及辅助处理器310和辅助内存312，还有辅助处理器320和辅助内存322。其中，主处理器302与主存储器308连接，主存储器308可用于存储主处理器302可执行的计算机指令，从而可以实现图1所示的光谱检测方法，包括其中部分或者全部步骤，也包括其中步骤的任意可能的组合或结合以及可能的替换或者变体。网络接口306用于提供网络连接以及通过网络收发数据。内部总线304用于提供在主处理器302、网络接口306、辅助处理器310以及辅助处理器320之间的内部的数据交互。其中，辅助处理器310与辅助内存312连接并一起提供辅助计算能力，而辅助处理器320与辅助内存322连接并一起提供辅助计算能力。辅助处理器310和辅助处理器320可以提供相同或者不同的辅助计算能力，包括但是不限于，针对特定计算需求进行优化的计算能力如并行处理能力或者张量计算能力，针对特定算法或者逻辑结构进行优化的计算能力例如迭代计算能力或者图计算能力等。辅助处理器310和辅助处理器320可以包括特定类型的一个或者多个处理器，如数字信号处理器（dsp），专用集成电路（asic），现场可编程门阵列（fpga）等，从而可以提供定制化的功能和结构。在一些示例性实施例中，电子设备可以不包括辅助处理器，可以包括仅一个辅助处理器，还可以包括任意数量的辅助处理器且各自具有相应的定制化功能及结构，在此不做具体限定。图3中所示出的两个辅助处理器的架构仅为说明性而不应解释为限制性。另外，主处理器302可以包括单核或者多核的
计算单元，用于提供本技术实施例所必需的功能和操作。另外，主处理器302和辅助处理器（如图3中的辅助处理器310和辅助处理器320）可以具有不同的架构，也就是电子设备可以是基于异构架构的系统，例如主处理器302可以是基于指令集操作体系的通用型处理器如cpu，而辅助处理器可以是适合并行化计算的图形处理器gpu或者是适合神经网络模型相关运算的专用加速器。辅助内存（例如图3所示的辅助内存312和辅助内存322）可以用于配合各自对应的辅助处理器来实现定制化功能及结构。而主存储器308用于存储必要的指令、软件、配置、数据等从而可以配合主处理器302提供本技术实施例所必需的功能和操作。在一些示例性实施例中，电子设备可以不包括辅助内存，可以包括仅一个辅助内存，还可以包括任意数量的辅助内存，在此不做具体限定。图3中所示出的两个辅助内存的架构仅为说明性而不应解释为限制性。主存储器308以及可能的辅助内存可以包括以下一个或多个特征：易失性，非易失性，动态，静态，可读/写，只读，随机访问，顺序访问，位置可寻址性，文件可寻址性和内容可寻址性，并且可以包括随机存取存储器（ram），闪存，只读存储器（rom），可擦可编程只读存储器（eprom），电可擦可编程只读存储器（eeprom），寄存器，硬盘，可移动磁盘，可记录和/或可重写光盘（cd），数字多功能光盘（dvd），大容量存储介质设备或任何其他形式的合适存储介质。内部总线304可以包括不同总线结构中的任何一种或不同总线结构的组合，例如存储器总线或存储器控制器，外围总线，通用串行总线和/或利用多种总线体系结构中的任何一种的处理器或本地总线。应当理解的是，图3所示的电子设备，其所示的结构并不构成对有关装置或系统的具体限定，在一些示例性实施例中，电子设备可以包括比具体实施例和附图更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者具有不同的部件布置。
63.图4示出了本技术实施例提供的具备光谱检测功能的手机的框图。如图4所示，该手机包括照明灯410、相机420、处理装置430以及存储器440。图4所示的手机可以包括上述的光谱检测装置，并且所述成像装置220是所述手机上的相机420，所述参考光源210是所述手机上的照明灯410。其中，参考图像生成模块230和转化模块240通过所述手机上的处理装置430实现，或者，所述参考图像生成模块230和所述转化模块240相对于该处理装置430被单独提供并集成于所述光谱检测装置。
64.应当理解的是，手机上的处理装置430可以通过运行存储在存储器440中的程序或指令的方式来操作照明灯410和相机420从而完成上述的光谱检测方法，也就是参考图像生成模块230和转化模块240通过所述手机上的处理装置430实现。在另一些实施例中，可以单独提供所述参考图像生成模块230和所述转化模块240，例如通过可拔插的配件方式来单独提供这些模块的功能，如提供一个集成化的光谱检测装置，其作为一个整体可以通过如usb接口来连接手机并提供拓展的光谱检测功能。
65.本技术提供的具体实施例可以用硬件，软件，固件或固态逻辑电路中的任何一种或组合来实现，并且可以结合信号处理，控制和/或专用电路来实现。本技术具体实施例提供的设备或装置可以包括一个或多个处理器（例如，微处理器，控制器，数字信号处理器（dsp），专用集成电路（asic），现场可编程门阵列（fpga）等），这些处理器处理各种计算机可执行指令从而控制设备或装置的操作。本技术具体实施例提供的设备或装置可以包括将各个组件耦合在一起的系统总线或数据传输系统。系统总线可以包括不同总线结构中的任何一种或不同总线结构的组合，例如存储器总线或存储器控制器，外围总线，通用串行总线
和/或利用多种总线体系结构中的任何一种的处理器或本地总线。本技术具体实施例提供的设备或装置可以是单独提供，也可以是系统的一部分，也可以是其它设备或装置的一部分。
66.本技术提供的具体实施例可以包括计算机可读存储介质或与计算机可读存储介质相结合，例如能够提供非暂时性数据存储的一个或多个存储设备。计算机可读存储介质/存储设备可以被配置为保存数据，程序器和/或指令，这些数据，程序器和/或指令在由本技术具体实施例提供的设备或装置的处理器执行时使这些设备或装置实现有关操作。计算机可读存储介质/存储设备可以包括以下一个或多个特征：易失性，非易失性，动态，静态，可读/写，只读，随机访问，顺序访问，位置可寻址性，文件可寻址性和内容可寻址性。在一个或多个示例性实施例中，计算机可读存储介质/存储设备可以被集成到本技术具体实施例提供的设备或装置中或属于公共系统。计算机可读存储介质/存储设备可以包括光存储设备，半导体存储设备和/或磁存储设备等等，也可以包括随机存取存储器（ram），闪存，只读存储器（rom），可擦可编程只读存储器（eprom），电可擦可编程只读存储器（eeprom），寄存器，硬盘，可移动磁盘，可记录和/或可重写光盘（cd），数字多功能光盘（dvd），大容量存储介质设备或任何其他形式的合适存储介质。
67.以上是本技术实施例的实施方式，应当指出，本技术具体实施例描述的方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。可以理解的是，本技术实施例以及附图所示的结构并不构成对有关装置或系统的具体限定。在本技术另一些实施例中，有关装置或系统可以包括比具体实施例和附图更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者具有不同的部件布置。本领域技术人员将理解，在不脱离本技术具体实施例的精神和范围的情况下，可以对具体实施例记载的方法和设备的布置，操作和细节进行各种修改或变化；在不脱离本技术实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本技术的保护范围。