CN109587327A - 一种可集成于智能手机的致病细菌激光快速查杀系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可集成于智能手机的致病细菌激光快速查杀系统，在手机壳上依次设置调制半导体激光器、高清CCD、高清镜头、微型非球面透镜、闪光灯，手机上安装基础控制软件，在服务器端安装云端处理软件及数据库，基础控制软件与云端处理软件之间的交互通过WIFI或移动数据与互联网连接。本发明充分利用手机现有功能模块，通过增加调制半导体激光器及处理软件方式实现致病细菌的查杀，体积小，和手机集成无附加装置，简单实用，同时使用方便，不接触测量，不但降低婴幼儿感染致病细菌几率，同时有助于人们养成卫生习惯，降低病痛的发生。

Description

一种可集成于智能手机的致病细菌激光快速查杀系统

技术领域

本发明涉及细菌查杀领域，尤其是一种致病细菌的快速查杀系统。

背景技术

细菌使人致病的案例在日常生活中非常常见，如蜡样芽孢杆菌和大肠杆菌等，这些病菌使人生病，如腹泻等，有些致病菌婴有时可诱发幼儿死亡。细菌在生活中无处不在，其可以寄生在未洗干净的手上、消毒不彻底的餐具上、瓜果及食品上。这些细菌如果不能早期预警，常常带入口中，进而给人的健康带来危害。细菌的检测仪器普遍比较大，细菌的分析化验经常是在事后处理，即细菌使人生病后，在医院化验治疗，这种模式给病人带来不但带来健康的损失，而且带来经济上上的损失，有些损害巨大，有些甚至造成生命的丢失。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种可集成于智能手机的致病细菌激光快速查杀系统。本发明的智能手机的致病细菌快速激光查杀系统是基于调制半导体激光器调制技术，高速成像技术、激光散斑探测技术、激光细菌散斑图像提取算法、激光细菌散斑图像噪声抑制技术，激光细菌散斑图像分析技术一体的用于智能手机的致病细菌快速激光查杀技术，其沿逆时针方向依次设置调制调制半导体激光器、高清CCD、手机壳、高清镜头、整形透镜、闪光灯、基础控制软件、云端数据库及处理软件，本发明具有体积小巧、测试速度快，查杀一体、可集成手机等特点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种可集成于智能手机的致病细菌激光快速查杀系统，在手机壳上依次设置调制半导体激光器、高清CCD(Charge Coupled Device)、高清镜头、微型非球面透镜、闪光灯，手机上安装基础控制软件，在服务器端安装云端处理软件及数据库，基础控制软件与云端处理软件之间的交互通过WIFI或移动数据与互联网连接。

所述的调制半导体激光器的相邻位置设置闪光灯，调制半导体激光器前方设置微型非球面透镜。

所述的基础控制软件安装于手机上，当用户打开基础控制软件时，弹出细菌测量模式或杀菌模式，用户进行选择后，基础控制软件启动高清CCD，当选择细菌测量模式时，调制半导体激光器发射激光，发射的激光经前方的微型非球面透镜整形后射出，激光器出口前方形成条带式光斑，将发射的激光投射到待测物体表面，激光光束经过细菌折射，与未折射光产生干涉，形成散射激光光斑，散射激光斑被高清镜头收集，成像到高清CCD上，经过高清CCD成像采集，在基础控制软件中分析得到照射区域的细菌散斑特征，将细菌散斑特征与服务器端数据库中的细菌特征进行比对，即可得到照射区域的细菌的类别及数量；当在基础控制软件中选择杀菌模式时，调制半导体激光器发射窄脉冲200nm的紫外激光，发射的紫光激光经微型非球面透镜整形后射出，将发射的激光投射到待测物体表面，手机与待测物体表面距离不大于10cm，即可完成细菌的激光热灼杀。

所述调制半导体激光器为一波长为分别为635nm和200nm的合束的半导体激光器,半导体激光器的发光点大小为0.1mm×0.3mm，快轴发散角为40°,慢轴发散角为20°，在目标区域进行细菌测量时635nm激光工作，为准连续方式，用于形成细菌散射光斑，当启动杀菌模式时，半导体激光器采用200nm的激光工作，激光高频窄脉冲供电，频率为50hz,激光脉宽达为20微秒。

所述的高清镜头为蔡司高清手机摄像镜头，将致病细菌的激光散斑图像成像在高清CCD上。

所述的微型非球面透镜焦距为5mm，快轴压窄倍率为20倍，慢轴压窄倍率为10倍，用于对调制半导体激光器进行光束整形。

所述的闪光灯与整形透镜和调制半导体激光管集成在一个电路板上，不同的电源为调制半导体激光器和闪光灯分别供电。

本发明的有益效果在于利用半导体调制半导体激光器照射致病细菌菌落，由于细菌的运动及其对光的折射，会产生变化的散斑，通过分析散斑的特征，得出细菌的种类及数量。同时利用短脉冲电流驱动半导体调制半导体激光器，产生高峰值功率的激光束，进而完成细菌的灼杀。本发明充分利用手机现有功能模块，通过增加调制半导体激光器及处理软件方式实现致病细菌的查杀。该装置具有体积小，和手机集成，无附加装置，简单实用。同时该装置使用方便，不接触测量，该装置不但降低婴幼儿感染致病细菌几率，同时有助于人们养成卫生习惯，降低病痛的发生。同时本专利为具有致病细菌的查杀功能的手机的实现提供技术方案，大大增强手机的竞争力。该技术可用于冰箱，空调，饮水机，食品等方面的病菌防护，便捷迅速。

附图说明

图1是本发明可集成于智能手机的致病细菌激光快速查杀系统的示意图。

其中：1-调制半导体激光器、2-高清CCD、3-手机壳、4-高清镜头、5-整形透镜、6-闪光灯、7-基础控制软件、8-云端数据库及处理软件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，本发明一种可集成于智能手机的致病细菌激光快速查杀系统，基于调制半导体激光器调制技术，高速成像技术、激光散斑探测技术、激光细菌散斑图像提取算法、激光细菌散斑图像噪声抑制技术，激光细菌散斑图像分析技术一体的用于智能手机的致病细菌快速激光检测技术，在手机壳上沿逆时针方向依次设置调制半导体激光器、高清CCD(Charge Coupled Device)、高清镜头、微型非球面透镜、闪光灯，手机上安装基础控制软件，在服务器端安装云端处理软件及数据库，基础控制软件与云端处理软件之间的交互通过WIFI或移动数据与互联网连接。

所述的调制半导体激光器的相邻位置设置闪光灯，调制半导体激光器前方设置微型非球面透镜。

所述的基础控制软件安装于手机上，当用户打开基础控制软件时，弹出细菌测量模式或杀菌模式，用户进行选择后，基础控制软件启动高清CCD，当选择细菌测量模式时，调制半导体激光器发射激光，发射的激光经前方的微型非球面透镜整形后射出，距离激光器出口附近约300mm形成条带式光斑，将发射的激光投射到待测物体表面，激光光束经过细菌折射，与未折射光产生干涉，形成散射激光光斑，散射激光斑被高清镜头收集，成像到高清CCD上，经过高清CCD成像采集，在基础控制软件中分析得到照射区域的细菌散斑特征，将细菌散斑特征与服务器端数据库中的细菌特征进行比对，即可得到照射区域的细菌的类别及数量；当选择杀菌模式时，调制半导体激光器发射窄脉冲200nm的紫外激光，发射的紫光激光经微型非球面透镜整形后射出，将发射的激光投射到待测物体表面，手机与待测物体表面距离不大于10cm，即可完成细菌的激光热灼杀。

常见菌散斑图像包括葡萄球菌、沙门氏菌、旋毛虫、蜡样芽胞杆菌、李斯特菌和耶尔森菌。

所述调制半导体激光器为一波长为分别为635nm和200nm的合束的半导体激光器,半导体激光器的发光点大小为0.1mm×0.3mm，快轴发散角为40°,慢轴发散角为20°，在目标区域进行细菌测量时635nm激光工作，为准连续方式，用于形成细菌散射光斑，当启动杀菌模式时，半导体激光器采用200nm的激光工作，激光高频窄脉冲供电，频率为50hz,激光脉宽达为20微秒，其主要作用是产生杀菌用的激光光束。

所述的高清CCD为数码相机常用的高清CCD，在手机中用于采集致病细菌的激光散斑图像。

所述手机壳为手机的壳体，其主要作用是安装手机功能模块及电路板。

所述的高清镜头为蔡司高清手机摄像镜头，将致病细菌的激光散斑图像成像在CCD上。

所述的微型非球面透镜焦距为5mm,快轴压窄倍率为20倍，慢轴压窄倍率10倍，用于对调制半导体激光器进行光束整形。

所述的闪光灯为手机照相的标配模块，用来照明或拍照时补光，整形透镜及调制半导体激光管与闪光灯集成在一个电路板上，不同的电源为调制半导体激光器和闪光灯供电。

所述的基础控制软件为一个利用安卓操作系统的激光致病细菌快速查杀软件，实现模式选择，工作方式选择和查杀功能，其主要用于控制硬件完成致病细菌的激光查杀。

所述的云端处理软件及数据库为一存储在云端的后端信息处理及细菌数据库，当激光散斑被CCD成像后，经过成像采集、激光背景抑制、激光细菌散斑图像提取算法处理，对激光细菌散斑图像噪声抑制及图像分析，利用多帧光斑图像进行相减或提取轮廓，利用轮廓的变动特性来与数据库中试验数据比对，可以判断细菌的类别；

云端处理软件进行卷积运算，小波分析，最后得出照射区域的细菌散斑特征，细菌散斑特征通过和已有数据库比对，最后得出该细菌的种类及数量。

所述可集成于智能手机的致病细菌激光快速查杀系统的工作流程如下：

手机激光细菌测量基础控制软件图标安装于手机中，当用户按下图标按钮时，程序弹出细菌测量模式或杀菌模式的选项，用户选择后，控制软件启动CCD，当按下细菌测量开始控件时，调制半导体激光器发射激光，发射的激光经微型非球面透镜整形后射出，形成条带式光斑(由于光斑为条带状，如果测量区域较大，需要手动扫描目标区域)，将发射的激光投射到待测物体表面(碗筷，手、食品等)，激光光束经过细菌折射，与未折射光产生干涉，形成散射激光光斑。散射激光斑被镜头收集，成像到高清CCD上，经过高清CCD成像采集，再经过背景光抑制，图像轮廓增强及噪声抑制、图像拼接等算法处理和分析后，得出照射区域的细菌散斑特征。这些散斑特征通过云端数据库(常见菌散斑图像有葡萄球菌、沙门氏菌、旋毛虫、蜡样芽胞杆菌、李斯特菌、耶尔森菌)中的细菌特征比对，最后计算出照射区域的细菌的类别及大概数量。

当启动杀菌模式时，按下开始控件，调制半导体激光器发射窄脉冲200nm紫外激光，发射的激光经微型非球面柱透镜整形后射出，将发射的激光投射到待测物体表面(碗筷，手、食品等)(由于光斑为条带状，如果测量区域较大，需要手动扫描目标区域。且由于手机体积所限，激光器功率有限，杀菌时，照射距离不大于10cm)，完成细菌的激光热灼杀。

所述的可集成于智能手机的致病细菌激光快速查杀系统的调制半导体激光器(1)为一波长为635nm和200nm采用合束技术的半导体激光器,其发光点大小为0.1mm×0.3mm，其快轴发散角为40°,慢轴发散角为20°，在目标区域进行细菌测量时635nm激光工作，为准连续方式，用于形成细菌散射光斑。在杀菌模式时，200nm激光工作，激光高频窄脉冲供电，频率50hz,激光脉宽达20微秒，其主要作用是产生杀菌用的激光光束。

所述的可集成于智能手机的致病细菌激光快速查杀系统的高清CCD(2)为数码相机常用的高清CCD，其在手机中主要用于拍照或摄像时的物理场景到数字图像转换，主要用于对致病细菌的激光散斑图像的采集。

所述的可集成于智能手机的致病细菌激光快速查杀系统的手机壳(3)为常用手机的壳体，其主要作用是安装手机功能模块及电路板。

所述的可集成于智能手机的致病细菌激光快速查杀系统的高清镜头(4)为常用的蔡司高清手机摄像镜头，其主要作用是将视场内的景物成像在CCD上，主要是将致病细菌的激光散斑图像成像在CCD上。

所述的可集成于智能手机的致病细菌激光快速查杀系统的整形透镜(5)为一整形非球面透镜，其焦距为5mm,快轴压窄倍率为20倍，慢轴压窄倍率10倍，主要用于对调制半导体激光器进行光束整形。

所述的可集成于智能手机的致病细菌激光快速查杀系统的闪光灯(6)为手机照相的标配模块，其作用主要是用来照明或拍照时补光，整形透镜及调制半导体激光管与闪光灯集成在一个电路板上，不同的电源为调制半导体激光器和闪光灯供电。

所述的可集成于智能手机的致病细菌激光快速查杀系统的基础控制软件(7)为一适用于安卓操作系统的激光致病细菌快速查杀的软件，其主要实现模式选择，工作方式选择，查杀功能，其主要用于控制硬件完成致病细菌的激光查杀。

所述的可集成于智能手机的致病细菌激光快速查杀系统的云端处理软件及数据库(8)为一存储在云端的后端信息处理及细菌数据库，其主要作用是当激光散斑被CCD成像后，经过成像采集、激光背景抑制、激光细菌散斑图像提取算法处理、激光细菌散斑图像噪声抑制及图像分析，然后上传至云端，然后利用后台软件，进行卷积运算，小波分析等，最后得出照射区域的细菌散斑特征，这些散斑特征再通过已有数据库比对，最后得出该细菌的种类及数量。

Claims (7)

1.一种可集成于智能手机的致病细菌激光快速查杀系统，其特征在于：

所述的可集成于智能手机的致病细菌激光快速查杀系统，在手机壳上依次设置调制半导体激光器、高清CCD、高清镜头、微型非球面透镜、闪光灯，手机上安装基础控制软件，在服务器端安装云端处理软件及数据库，基础控制软件与云端处理软件之间的交互通过WIFI或移动数据与互联网连接。

2.根据权利要求1所述的一种可集成于智能手机的致病细菌激光快速查杀系统，其特征在于：

所述的调制半导体激光器的相邻位置设置闪光灯，调制半导体激光器前方设置微型非球面透镜。

3.根据权利要求1所述的一种可集成于智能手机的致病细菌激光快速查杀系统，其特征在于：

所述的基础控制软件安装于手机上，当用户打开基础控制软件时，弹出细菌测量模式或杀菌模式，用户进行选择后，基础控制软件启动高清CCD，当选择细菌测量模式时，调制半导体激光器发射激光，发射的激光经前方的微型非球面透镜整形后射出，激光器出口前方形成条带式光斑，将发射的激光投射到待测物体表面，激光光束经过细菌折射，与未折射光产生干涉，形成散射激光光斑，散射激光斑被高清镜头收集，成像到高清CCD上，经过高清CCD成像采集，在基础控制软件中分析得到照射区域的细菌散斑特征，将细菌散斑特征与服务器端数据库中的细菌特征进行比对，即可得到照射区域的细菌的类别及数量；当在基础控制软件中选择杀菌模式时，调制半导体激光器发射窄脉冲200nm的紫外激光，发射的紫光激光经微型非球面透镜整形后射出，将发射的激光投射到待测物体表面，手机与待测物体表面距离不大于10cm，即可完成细菌的激光热灼杀。

4.根据权利要求1所述的一种可集成于智能手机的致病细菌激光快速查杀系统，其特征在于：

所述调制半导体激光器为一波长为分别为635nm和200nm的合束的半导体激光器,半导体激光器的发光点大小为0.1mm×0.3mm，快轴发散角为40°,慢轴发散角为20°，在目标区域进行细菌测量时635nm激光工作，为准连续方式，用于形成细菌散射光斑，当启动杀菌模式时，半导体激光器采用200nm的激光工作，激光高频窄脉冲供电，频率为50hz,激光脉宽达为20微秒。

5.根据权利要求1所述的一种可集成于智能手机的致病细菌激光快速查杀系统，其特征在于：

所述的高清镜头为蔡司高清手机摄像镜头，将致病细菌的激光散斑图像成像在高清CCD上。

6.根据权利要求1所述的一种可集成于智能手机的致病细菌激光快速查杀系统，其特征在于：

所述的微型非球面透镜焦距为5mm，快轴压窄倍率为20倍，慢轴压窄倍率为10倍，用于对调制半导体激光器进行光束整形。

7.根据权利要求1所述的一种可集成于智能手机的致病细菌激光快速查杀系统，其特征在于：

所述的闪光灯与整形透镜和调制半导体激光管集成在一个电路板上，不同的电源为调制半导体激光器和闪光灯分别供电。