CN108780046A - 一种物质检测方法、系统、装置及计算机可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本申请部分实施例提供了一种物质检测方法，包括：获取被检测物质的第一光谱以及第二光谱，第一光谱用于表征被检测物质的原子组成，第二光谱用于表征被检测物质的分子组成；根据第一光谱确定被检测物质的原子组成信息，并根据被检测物质的原子组成信息确定第一数据库；确定第一数据库中与第二光谱相匹配的已知样品的信息；根据相匹配的已知样品的信息，确定检测结果。

Description

一种物质检测方法、系统、装置及计算机可读存储介质
技术领域
本申请涉及检测领域，尤其涉及一种物质检测方法、系统、装置及计算机可读存储介质。
背景技术
当前市面上的拉曼检测终端可通过激光焦点照射被检测物质的方式，获得被检测物质的光谱。通过分析被检测物质的光谱，确定被检测物质的分子结构，从而确定被检测物质是什么。
发明人在研究现有技术过程中发现，由于现存的分子种类很多，拉曼检测终端的算法能力有限，导致拉曼检测终端的准确率不高。尤其是针对混合物质，拉曼检测终端的准确率更低。对于依赖于拉曼检测终端的场景，这将极大的影响用户的判定和后续处理，甚至产生严重的后果。
可见，如何提高检测终端的准确性，是需要解决的问题。
发明内容
本申请部分实施例所要解决的一个技术问题在于如何提高检测终端的准确性。
本申请的一个实施例提供了一种物质检测方法，包括：获取被检测物质的第一光谱以及第二光谱，第一光谱用于表征被检测物质的原子组成，第二光谱用于表征被检测物质的分子组成；根据第一光谱确定被检测物质的原子组成信息，并根据被检测物质的原子组成信息确定第一数据库；确定第一数据库中与第二光谱相匹配的已知样品的信息；根据相匹配的已知样品的信息，确定检测结果。
本申请的一个实施例还提供了一种物质检测系统，包括：第一检测装置、第二检测装置和控制装置；第一检测装置用于获取被检测物质的第一光谱，第一光谱用于表征被检测物质的原子组成。第二检测装置用于获取被检测物质的第二光谱，第二光谱用于表征被检测物质的分子组成。控制装置用于根据第一光谱确定被检测物质的原子组成信息，并根据被检测物质的原子组成信息确定第一数据库；确定第一数据库中与第二光谱相匹配的已知样品的信息；根据相匹配的已知样品的信息，确定检测结果。
本申请的一个实施例还提供了一种物质检测装置，包括至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行如上述实施例提及的物质检测方法。
本申请的一个实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例提及的物质检测方法。
本申请的实施例相对于现有技术而言，根据被检测物质的原子组成信息确定第一数据库，能够过滤已知样品的信息，减少了用于匹配的已知样品的信息的数量，提高了物质检测系统的检测效率和准确性。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是本申请第一实施例的物质检测方法的流程图；
图2是本申请第二实施例的物质检测方法的流程图；
图3是本申请第二实施例的检验相匹配的已知样品的方法的流程图；
图4是本申请第三实施例的物质检测系统的结构示意图；
图5是本申请第四实施例的物质检测装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请部分实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，本申请的各实施例中，第一光谱以激光诱导击穿光谱学(Laser-Induced Breakdown Spectroscopy，简称Libs)光谱为例，第二光谱以拉曼光谱为例。实际应用中，第一光谱也可以是其他能够表征被检测物质的原子组成的光谱，第二光谱也可以是其他能够表征被检测物质的分子组成的光谱，对应的物质检测方法可以参考本申请的各实施例的描述。
本申请的第一实施例涉及一种物质检测方法，应用于物质检测系统。该物质检测方法的具体流程如图1所示，包括以下步骤：
步骤101：获取被检测物质的第一光谱以及第二光谱。
具体地说，第一光谱用于表征被检测物质的原子组成，第二光谱用于表征被检测物质的分子组成。物质检测系统包括Libs检测终端和拉曼检测终端。Libs检测终端用于获得被检测物质的Libs光谱。拉曼检测终端用于获得被检测物质的拉曼光谱。Libs检测终端和拉曼检测终端的组合形式包括但不限于以下两种：
组合形式1：拉曼检测终端和Libs检测终端以共焦点的形式组合。物质检测系统对被检测物质进行单次检测，得到被检测物质的拉曼光谱和Libs光谱。
组合形式2：拉曼检测终端和Libs检测终端以非共焦点的形式组合。物质检测系统对被检测物质进行两次检测，得到被检测物质的拉曼光谱和Libs光谱。通过手动输入指令或内部通信等方式，告知物质检测系统两个光谱对应同一被检测物质。
步骤102：根据第一光谱确定被检测物质的原子组成信息，并根据被检测物质的原子组成信息确定第一数据库。
具体地说，第一数据库中的每种已知样品的元素中仅包括被检测物质的原子。
具体实现中，物质检测系统的第二数据库中存储有所有已知样品的信息。其中，已知样品的信息包括已知样品的名称、已知样品的光谱信息和已知样品的原子组成信息。物质检测系统对Libs光谱进行分析，得到被检测物质的原子组成信息。物质检测系统先对第二数据库进行备份，然后将被检测物质的原子组成信息与第二数据库中存储的所有已知样品信息中的原子组成信息进行对比，将包括除被检测物质的原子以外的原子的已知样品的信息删除，得到第一数据库。例如，被检测物质的原子组成信息表征被检测物质包括碳原子、氢原子和氧原子，则将包含其他原子的已知样品的信息(如硝酸钾、磷酸铁锂等)删除，得到第一数据库。
需要说明的是，已知样品的信息还可以包括已知样品的危险等级、已知样品的详细信息(如已知样品的俗称等)等其他信息，此处不一一列举，本领域技术人员可根据需要添加或删除已知样品的信息。
具体实现中，物质检测系统中的已知样品的信息以表1的形式存储于存储器中。
表1
名称 光谱信息 危险等级 详细信息 原子组成信息
乙醇 乙醇光谱 中 俗称酒精 碳,氢,氧
硝酸钾 硝酸钾光谱 低 一种化肥 钾,氮,氧
…… …… …… …… ……
值得一提的是，Libs光谱的波峰宽度极窄，重叠概率低，且世界上元素的种类有限，故Libs检测终端的准确度近乎于100％，明显高于拉曼检测终端。在使用拉曼检测终端对被检测物质进行匹配前，使用Libs检测终端确定该被检测物质的原子组成信息，去除包含了其他元素的已知样品的信息，减少了用于匹配的已知样品的信息的数量，提高了物质检测系统的检测效率和准确性。
值得一提的是，当Libs检测终端与拉曼检测终端之间通信连接时，本实施例可以在不增加其他硬件的情况下，提高拉曼检测终端的匹配效率和准确性。
具体实现中，在根据被检测物质的原子组成信息确定第一数据库之前，确定被检测物质的原子中至少存在1种原子能够单独构成分子，或，能够与被检测物质中的其他原子构成分子，即确定被检测物质是分子类物质。
需要说明的是，实际应用中，在被检测物质中的任意N种原子中都无法构成分子时，物质检测系统可以将被检测物质的原子组成信息作为检测结果，也可以继续执行本实施例提及的物质检测方法的其他步骤。其中，N为正整数。
值得一提的是，由于被检测物质中不包含分子类物质时，第二光谱为非正常光谱，在确定第一数据库之前，确定被检测物质中包含分子类物质，可以避免第二光谱为非正常光谱时，物质检测系统寻找与第二光谱匹配的已知样品的信息而造成的系统资源浪费。
步骤103：确定第一数据库中与第二光谱相匹配的已知样品的信息。
步骤104：根据相匹配的已知样品的信息，确定检测结果。
需要说明的是，实际应用中，物质检测系统确定检测结果的方法包括但不限于以下两种：
方法A：物质检测系统将相匹配的已知样品的信息，或/和，被检测物质的原子组成信息作为检测结果。
方法B：物质检测系统对相匹配的已知样品的信息进行分析，若确定匹配正确，将相匹配的已知样品的信息作为检测结果，若确定匹配可能存在错误，将提示信息作为检测结果。其中，提示信息用于提示用户可能出现匹配错误。
具体实现中，提示信息还可以包括被检测物质的原子组成信息、物质检测系统的正确操作方法等其他信息。
与现有技术相比，本实施例中提供的物质检测方法，根据被检测物质的原子组成信息确定第一数据库，能够过滤已知样品的信息，减少了用于匹配的已知样品的信息的数量，提高了物质检测系统的检测效率和准确性。
本申请的第二实施例涉及一种物质检测方法，本实施例是对第一实施例的进一步细化，具体说明了步骤104。
如图2所示，本实施例包括步骤201至步骤204。其中，步骤201、步骤202、步骤203分别与第一实施例中的步骤101、步骤102和步骤103大致相同，此处不再详述，下面主要介绍不同之处：
执行步骤201至步骤203。
步骤204：根据被检测物质的各原子分别在被检测物质中的占比，以及相匹配的已知样品的各原子分别在相匹配的已知样品中的占比，确定检测结果。
具体地说，被检测物质的原子组成信息中，包括组成被检测物质的各原子分别在被检测物质中的占比。相匹配的已知样品的信息包括组成相匹配的已知样品的各原子分别在已知样品中的占比。物质检测系统在确定相匹配的已知样品的信息后，会对相匹配的已知样品的信息进行检验，进一步提高物质检测系统的准确性。
实际应用中，相匹配的已知样品可以是与第二光谱的匹配度最高的已知样品，也可以是包括所有与第二光谱相匹配的已知样品的信息。针对这两种情况，检验相匹配的已知样品的方法如下：
第一种情况，相匹配的已知样品为与第二光谱的匹配度最高的已知样品。物质检测系统针对组成被检测物质的每一种原子，分别进行以下操作：确定该原子在被检测物质中的占比与该原子在相匹配的已知样品中的占比的差值。物质检测系统根据被检测物质的每一种原子各自对应的差值，确定检测结果。
具体实现中，物质检测系统判断被检测物质的每一种原子各自对应的差值是否都小于阈值。若确定被检测物质的每一种原子各自对应的差值都小于阈值，物质检测系统将相匹配的已知样品的信息作为检测结果。若确定被检测物质的每一种原子各自对应的差值不是都小于阈值，物质检测系统将提示信息作为检测结果。其中，阈值可以设置为0.02、0.04等数值。
假设，被检测物质的原子组成信息表示：被检测物质的碳元素：氢元素：氧元素＝2:6:1，相匹配的已知样品的信息表示：相匹配的已知样品为乙醇，化学式为C2H5OH，阈值为0.02。物质检测系统可以确定，被检测物质中的碳元素在被检测物质和相匹配的已知样品中的占比均为2/9，差值为0；氢元素在被检测物质和相匹配的已知样品中的占比均为2/3，差值为0；氧元素在被检测物质和相匹配的已知样品中的占比均为1/9，差值为0。物质检测系统确定碳元素、氧元素和氢元素各自对应的差值都小于0.02，故将乙醇的信息作为检测结果。
第二种情况，相匹配的已知样品的信息包括所有与第二光谱相匹配的已知样品的信息，检验相匹配的已知样品的方法如图3所示。
步骤301：根据每种相匹配的已知样品与第二光谱的匹配度，按匹配度从高到低的顺序，对所有相匹配的已知样品进行排序。
步骤302：n＝1。
步骤303：对于第n个相匹配的已知样品的信息，针对组成被检测物质的每一种原子，分别进行以下操作：确定原子在被检测物质中的占比与原子在当前的相匹配的已知样品中的占比的差值。
步骤304：判断每一种原子各自对应的差值是否都小于阈值。
具体地说，若确定每一种原子各自对应的差值都小于阈值，执行步骤307；若每一种原子各自对应的差值不是都小于阈值，执行步骤305。
步骤305：判断是否检测完所有的相匹配的已知样品的信息。
具体地说，若确定未检测完所有的相匹配的已知样品的信息，执行步骤306；若确定检测完所有的相匹配的已知样品的信息，执行步骤308。
步骤306：n＝n+1。之后执行步骤303。
步骤307：将当前的相匹配的已知样品的信息作为检测结果。结束该物质检测方法的流程。
步骤308：将提示信息作为检测结果。
值得一提的是，对相匹配的已知样品进行检验，进一步提高了物质检测系统的准确性。
与现有技术相比，本实施例中提供的物质检测方法，根据被检测物质的原子组成信息确定第一数据库，能够过滤已知样品的信息，减少了用于匹配的已知样品的信息的数量，提高了物质检测系统的检测效率和准确性。除此之外，对相匹配的已知样品的信息进行检验，进一步提高了物质检测系统的准确性。
本申请的第三实施例涉及一种物质检测系统，如图4所示。该物质检测系统包括第一检测装置401、第二检测装置402和控制装置403。
第一检测装置401用于获取被检测物质的第一光谱，第一光谱用于表征被检测物质的原子组成。第二检测装置402用于获取被检测物质的第二光谱，第二光谱用于表征被检测物质的分子组成。控制装置403用于根据第一光谱确定被检测物质的原子组成信息，并根据被检测物质的原子组成信息确定第一数据库；确定第一数据库中与第二光谱相匹配的已知样品的信息；根据相匹配的已知样品的信息，确定检测结果。
具体实现中，第一检测装置401为Libs检测终端，第二检测装置402为拉曼检测终端，控制装置403为与Libs检测终端和拉曼检测终端分别连接的具有控制功能的装置。
另一具体实现中，第一检测装置401为Libs检测终端，第二检测终端402和控制装置403组合于拉曼检测终端中。
不难发现，本实施例为与第一实施例相对应的系统实施例，本实施例可与第一实施例互相配合实施。第一实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施例中提到的相关技术细节也可应用在第一实施例中。
本申请的第四实施例涉及一种检测终端，如图5所示，包括至少一个处理器501；以及，与至少一个处理器501通信连接的存储器502。其中，存储器502存储有可被至少一个处理器501执行的指令，指令被至少一个处理器501执行，以使至少一个处理器501能够执行上述物质检测方法。
本实施例中，处理器501以中央处理器(Central Processing Unit，CPU)为例，存储器502以可读写存储器(Random Access Memory，RAM)为例。处理器501、存储器502可以通过总线或者其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。存储器502作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中已知样品的信息就存储于存储器502中。处理器501通过运行存储在存储器502中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述物质检测方法。
存储器502可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储选项列表等。此外，存储器502可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器502可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至外接设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
一个或者多个模块存储在存储器中，当被一个或者多个处理器执行时，执行上述任意方法实施例中的物质检测方法。
上述产品可执行本申请实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果，未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请实施例所提供的方法。
本申请的第五实施例涉及一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序。计算机程序被处理器执行时实现以上任意方法实施例所描述的物质检测方法。
即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施例是实现本申请的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本申请的精神和范围。

Claims (12)

1.一种物质检测方法，其中，包括：
获取被检测物质的第一光谱以及第二光谱，所述第一光谱用于表征所述被检测物质的原子组成，所述第二光谱用于表征所述被检测物质的分子组成；
根据所述第一光谱确定所述被检测物质的原子组成信息，并根据所述被检测物质的原子组成信息确定第一数据库；
确定所述第一数据库中与所述第二光谱相匹配的已知样品的信息；
根据所述相匹配的已知样品的信息，确定检测结果。
2.根据权利要求1所述的物质检测方法，其中，所述第一数据库中的每种已知样品的元素中仅包括所述被检测物质的原子。
3.根据权利要求1或2所述的物质检测方法，其中，所述被检测物质的原子组成信息包括组成所述被检测物质的各原子分别在所述被检测物质中的占比；所述相匹配的已知样品的信息包括组成所述相匹配的已知样品的各原子分别在所述已知样品中的占比；
所述根据所述相匹配的已知样品的信息，确定检测结果，具体包括：
根据所述被检测物质的各原子分别在所述被检测物质中的占比，以及所述相匹配的已知样品的各原子分别在所述相匹配的已知样品中的占比，确定所述检测结果。
4.根据权利要求3所述的物质检测方法，其中，所述相匹配的已知样品为与所述第二光谱的匹配度最高的已知样品；
所述根据所述被检测物质的各原子分别在所述被检测物质中的占比，以及所述相匹配的已知样品的各原子分别在所述相匹配的已知样品中的占比，确定所述检测结果，具体包括：
针对组成所述被检测物质的每一种原子，分别进行以下操作：确定所述原子在所述被检测物质中的占比与所述原子在所述相匹配的已知样品中的占比的差值；
根据所述被检测物质的每一种原子各自对应的差值，确定所述检测结果。
5.根据权利要求4所述的物质检测方法，其中，所述根据所述被检测物质的每一种原子各自对应的差值，确定所述检测结果，具体包括：
判断所述被检测物质的每一种原子各自对应的差值是否都小于阈值；
若确定所述被检测物质的每一种原子各自对应的差值都小于所述阈值，将所述相匹配的已知样品的信息作为所述检测结果；
若确定所述被检测物质的每一种原子各自对应的差值不是都小于所述阈值，将提示信息作为所述检测结果，其中，所述提示信息用于提示用户可能出现匹配错误。
6.根据权利要求3所述的物质检测方法，其中，所述相匹配的已知样品的信息包括所有与所述第二光谱相匹配的已知样品的信息；
所述根据所述被检测物质的各原子分别在所述被检测物质中的占比，以及所述相匹配的已知样品的各原子分别在所述相匹配的已知样品中的占比，确定所述检测结果，具体包括：
根据每种所述相匹配的已知样品与所述第二光谱的匹配度，按匹配度从高到低的顺序，对所有的所述相匹配的已知样品进行排序；
从排序后的第一个所述相匹配的已知样品开始，针对组成所述被检测物质的每一种原子，分别进行以下操作：确定所述原子在所述被检测物质中的占比与所述原子在当前的所述相匹配的已知样品中的占比的差值；
直至所述被检测物质的每一种原子各自对应的差值都小于阈值，或检测完所有的所述相匹配的已知样品；
若确定所述被检测物质的每一种原子各自对应的差值都小于所述阈值，将当前的所述相匹配的已知样品的信息作为所述检测结果；
若确定所述被检测物质的每一种原子的差值不是都小于所述阈值，且确定已检测完所有的所述相匹配的已知样品信息后，将提示信息作为所述检测结果，其中，所述提示信息用于提示用户可能出现匹配错误。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的物质检测方法，其中，所述根据所述被检测物质的原子组成信息确定第一数据库，具体包括：
将第二数据库中包含除所述被检测物质的原子以外的原子的已知样品的信息删除，并将第二数据库中不包含所述被检测物质的所有原子的已知样品的信息删除，得到所述第一数据库。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的物质检测方法，其中，在所述根据所述被检测物质的原子组成信息确定第一数据库之前，所述物质检测方法还包括：
确定所述被检测物质的原子中至少存在1种原子能够单独构成分子，或，能够与所述被检测物质中的其他原子构成分子。
9.一种物质检测系统，其中，包括：第一检测装置、第二检测装置和控制装置；
所述第一检测装置用于获取被检测物质的第一光谱，所述第一光谱用于表征所述被检测物质的原子组成；
所述第二检测装置用于获取所述被检测物质的第二光谱，所述第二光谱用于表征所述被检测物质的分子组成；
所述控制装置用于根据所述第一光谱确定所述被检测物质的原子组成信息，并根据所述被检测物质的原子组成信息确定第一数据库；确定所述第一数据库中与所述第二光谱相匹配的已知样品的信息；根据所述相匹配的已知样品的信息，确定检测结果。
10.根据权利要求9所述的物质检测系统，其中，所述第一检测装置为激光诱导击穿光谱学Libs检测终端，所述第二检测装置为拉曼检测终端。
11.一种物质检测装置，其中，包括至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至8任一项所述的物质检测方法。
12.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8任一项所述的物质检测方法。
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