CN110849827A - 中阶梯光谱仪的光谱定标方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种中阶梯光谱仪的光谱定标方法、装置、设备及计算机可读存储介质。其中，方法包括利用图像处理算法计算当前帧汞灯在不同波长处光斑位置的坐标偏差值；若坐标偏差值不在偏差允许范围内，则生成探测器装调位置旋转角度不符合要求的指令。其中，偏差允许范围基于坐标偏差标准曲线和阈值确定；坐标偏差标准曲线为拟合不同波长光斑位置的坐标偏差值与相应的位置偏差量得到；位置偏差量为特征光谱设计模型的理论位置和探测器光斑的实际位置在最佳匹配位置处的偏差量。本申请解决了相关技术中由于光斑位置相对光学系统发生旋转导致光谱定标精度降低的问题，保证中阶梯光谱仪探测器安装调试精度，有效提高了中阶梯光谱仪的光谱定标精度。

Description

中阶梯光谱仪的光谱定标方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本申请涉及中阶梯光谱仪应用技术领域，特别是涉及一种中阶梯光谱仪的光谱定标方法、装置、设备及计算机可读存储介质。

背景技术

中阶梯光谱仪由于具有在线测量、非接触、测量精度高等众多优点而被广泛应用，例如中阶梯光谱仪通常用于通过测量物质光谱响应曲线得到该测量物的各元素含量。具体来说，利用中阶梯光谱仪中光谱与探测器靶面一一对应性特点，计算探测器成像光斑位置及能量，获得待测量物质光谱响应曲线，通过查表元素-光谱响应曲线数据库从而确定待测量物质各元素含量。

中阶梯光谱仪在测量物质光谱响应曲线时，对仪器精度提出较高要求。图1为中阶梯光谱仪光谱定标时生成的谱图矩阵，左图为谱图矩阵整体图，右图为左图局部位置放大后显示的原始波长矩阵数据，左图图像中一个黑色像素位置代表单一波长与之对应，白色像素表示该位置没有波长与之对应。第一行对应图像中各像素点所在位置的x坐标，第一列为对应图像中相应像素点所在位置的y坐标，非零数据为该位置对应的波长(单位为mm)。通过一系列图像处理算法计算图2中光斑成像位置，在图1中查表获得相应位置对应的波长。从图1的局部放大图可以看出中阶梯光谱仪谱图矩阵中有效光谱相邻很近，如果在y方向计算误差大于0.5个像素，这些误差主要为定标时计算目标精度误差、非定标点位置处修正误差、温度漂移造成像面位置漂移误差、元件之间位置变动造成像面位置偏差以及实时读取目标位置计算精度误差，中阶梯光谱仪测量精度降低一倍；如果在x方向计算谱图误差大于0.5个像素，中阶梯光谱仪测量结果会出现严重错误。

由于中阶梯光谱仪测量精度受光学系统畸变、探测器输出信号电子随机噪声、目标位置计算精度、零件加工精度误差、系统装调精度误差、温度漂移、系统定标误差等众多因素影响，所以中阶梯光谱仪光谱定标是对整机综合精度要求非常高的过程。按照中阶梯光谱仪系统精度分解要求，光谱定标过程中计算目标精度优于0.1个像素。

中阶梯光谱仪光谱定标过程中，一方面利用图像处理算法精确计算汞灯各个特征光谱在探测器实际成像位置；另一方面利用光学设计推导公式计算各个波长在探测器靶面理论位置，采用遍历算法找到汞灯特征光谱理论位置与实际位置最佳匹配位置。

相关技术的中阶梯光谱仪光谱定标主要通过匹配中阶梯光谱仪特征光谱设计模型理论位置与光斑在探测器实际位置，寻找最佳匹配位置。在特征光谱设计模型理论位置与光斑在探测器实际位置匹配过程中，理论设计模型对探测器光斑位置发生平移、尺度变换具有较强的适应能力。

但是，当探测器的安装角度发生旋转，成像光斑位置也发生旋转，而匹配时理论模型不具备抗旋转能力。因此，一旦探测器靶面在安装过程中发生旋转，或者说光斑位置相对光学系统发生旋转，特征光谱设计模型与实际位置匹配过程中会产生较大偏差，严重降低了中阶梯光谱仪光谱定标精度。

发明内容

本公开实施例提供了一种中阶梯光谱仪的光谱定标方法、装置、设备及计算机可读存储介质，保证中阶梯光谱仪探测器安装调试精度，有利于提高中阶梯光谱仪的光谱定标精度。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

本发明实施例一方面提供了一种中阶梯光谱仪的光谱定标方法，包括：

利用图像处理算法计算当前帧汞灯在第一预设波长和第二预设波长处光斑位置的坐标偏差值；

若所述坐标偏差值不在偏差允许范围内，则生成探测器装调位置旋转角度不符合要求的指令；

其中，所述偏差允许范围为基于预先拟合得到的坐标偏差标准曲线和预设阈值确定；所述坐标偏差标准曲线为拟合多组不同波长光斑位置的坐标偏差值与相应的位置偏差量得到；所述位置偏差量为中阶梯光谱仪特征光谱设计模型的理论位置和探测器光斑的实际位置在最佳匹配位置处的偏差量。

可选的，所述坐标偏差标准曲线的拟合过程包括：

计算汞灯在第三预设波长和第四预设波长处光斑位置的x坐标偏差值；

计算所述中阶梯光谱仪特征光谱设计模型的理论位置和所述探测器光斑的实际位置在最佳匹配位置处的位置偏差量，将所述x坐标偏差值与所述位置偏差量作为当前靶面位置的拟合数据；

通过调整探测器处于不同靶面位置，计算得到多组拟合数据；

利用最小二乘法拟合拟合多组拟合数据得到所述坐标偏差标准曲线。

可选的，所述第三预设波长与所述第一预设波长值相同，且均为546.07nm。

可选的，所述第四预设波长与所述第二预设波长值相同，且均为576.96nm。

可选的，所述计算所述中阶梯光谱仪特征光谱设计模型的理论位置和所述探测器光斑的实际位置在最佳匹配位置处的位置偏差量为：

利用9点定标计算关系式计算所述中阶梯光谱仪特征光谱设计模型的理论位置和所述探测器光斑的实际位置在最佳匹配位置处的位置偏差量；所述9点定标计算关系式为：

式中，i为组数，

为利用所述中阶梯光谱仪特征光谱设计模型计算得到的第m个光斑的理论位置的x坐标值，

为利用所述中阶梯光谱仪特征光谱设计模型计算得到的第m个光斑的理论位置的y坐标值，

为第m个光斑在探测器的实际位置的x坐标值，

为第m个光斑在探测器的实际位置的y坐标值。

可选的，所述偏差允许范围为基于预先拟合得到的坐标偏差标准曲线和预设阈值确定为：

基于y＝T与所述坐标偏差标准曲线确定第一交点T₁和第二交点T₂，T为所述预设阈值；

则所述偏差允许范围为(T_x1，T_x2)，且T_x1＜T_x2，T_x1为所述第一交点T₁的x坐标值，T_x2为所述第二交点T₂的x坐标值。

可选的，利用所述图像处理算法计算当前帧汞灯在所示第一预设波长和所述第二预设波长处光斑位置的x坐标偏差值T_x，所述若所述坐标偏差值不在偏差允许范围内，则生成探测器装调位置旋转角度不符合要求的指令包括：

若T_x1＜T_x＜T_x2，则生成探测器装调位置旋转角度符合要求的指令；

若T_x＜T_x1或T_x＞T_x2，则生成探测器装调位置旋转角度不符合要求的指令。

本发明实施例另一方面提供了一种中阶梯光谱仪的光谱定标装置，包括：

曲线预拟合模块，用于拟合多组不同波长光斑位置的坐标偏差值与相应的位置偏差量得到坐标偏差标准曲线；所述位置偏差量为中阶梯光谱仪特征光谱设计模型的理论位置和探测器光斑的实际位置在最佳匹配位置处的偏差量；

偏差允许范围确定模块，用于基于所述坐标偏差标准曲线和预设阈值确定偏差允许范围；

坐标偏差值计算模块，用于利用图像处理算法计算当前帧汞灯在第一预设波长和第二预设波长处光斑位置的坐标偏差值；

指令生成模块，用于若所述坐标偏差值不在偏差允许范围内，则生成探测器装调位置旋转角度不符合要求的指令；所述偏差允许范围为基于预先拟合得到的坐标偏差标准曲线和预设阈值确定。

本发明实施例还提供了一种中阶梯光谱仪的光谱定标设备，包括处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如前任一项所述中阶梯光谱仪的光谱定标方法的步骤。

本发明实施例最后还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有中阶梯光谱仪的光谱定标程序，所述中阶梯光谱仪的光谱定标程序被处理器执行时实现如前任一项所述中阶梯光谱仪的光谱定标方法的步骤。

本申请提供的技术方案的优点在于，预先基于光斑在不同波长处的坐标偏差值与光谱定标拟合度的拟合曲线以及预设阈值确定实际光斑位置的坐标偏差可允许范围，在中阶梯光谱仪探测器靶面实际安装调试过程中，利用图像处理算法自动检测汞灯不同预设波长处光斑坐标偏差值，通过比对当前坐标偏差值和可允许偏差范围从而实现精确、快速、全自动地判断探测器靶面的安装旋转角度是否满足安装要求，解决了相关技术中由于光斑位置相对光学系统发生旋转导致光谱定标精度降低的问题，保证中阶梯光谱仪探测器安装调试精度，有效提高了中阶梯光谱仪的光谱定标精度。

此外，本发明实施例还针对中阶梯光谱仪的光谱定标方法提供了相应的实现装置、设备及计算机可读存储介质，进一步使得所述方法更具有实用性，所述装置、设备及计算机可读存储介质具有相应的优点。

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的，并不能限制本公开。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或相关技术的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的中阶梯光谱仪谱图矩阵示意图；

图2为本发明实施例提供的中阶梯光谱仪实际工作中采集的图像示意图；

图3为本发明实施例提供的一种中阶梯光谱仪的光谱定标方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的坐标偏差标准曲线的拟合过程示意图；

图5为本发明实施例提供的中阶梯光谱仪的光谱定标装置的一种具体实施方式结构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。

在介绍了本发明实施例的技术方案后，下面详细的说明本申请的各种非限制性实施方式。

首先参见图3，图3为本发明实施例提供的一种中阶梯光谱仪的光谱定标方法的流程示意图，本发明实施例可包括以下内容：

可以理解的是，在执行下述各步骤之前，中阶梯光谱仪的光栅、棱镜、定标汞灯等依次安装固定完成后，固定探测器靶面。然后调整好探测器靶面，汞灯上电，可按照相关技术中任何一种光谱仪定标方法执行中阶梯光谱仪的光谱定标步骤。例如可根据图像处理方法分别计算多个定标波长对应在中阶梯光谱仪成像图中的光斑实际位置；根据光学理论设计方法分别计算各定标波长对应在中阶梯光谱仪成像图中的光斑理论位置；计算各光斑实际位置与相应的光斑理论位置的偏差，并根据各偏差调整中阶梯光谱仪谱图矩阵中相应波长对应的位置，从而完成对中阶梯光谱仪的光谱定标。

S301：预先拟合多组不同波长光斑位置的坐标偏差值与相应的位置偏差量得到坐标偏差标准曲线，并基于坐标偏差标准曲线和预设阈值确定偏差允许范围。

在本申请中，位置偏差量为中阶梯光谱仪特征光谱设计模型的理论位置和探测器光斑的实际位置在最佳匹配位置处的偏差量。也就是说，将不同波长在成像图中的光斑位置的坐标差值和位置偏差量作为一组数据，例如可利用在定标算法中的重心算法计算波长λ₁的光斑位置的横坐标值为x₁，波长λ₂的光斑位置的横坐标值为x₂，坐标差值Δx＝x₁-x₂；在当前探测器靶面的安装角度下，中阶梯光谱仪特征光谱设计模型的理论位置和探测器光斑的实际位置在最佳匹配位置处的偏差量为sum，则将(Δx，sum)作为拟合坐标偏差标准曲线的一组拟合数据，可以通过调节探测器靶面的位置，测量得到多组拟合数据，利用任何一种拟合算法拟合这些数据得到坐标偏差标准曲线。

其中，预设阈值可根据实际应用场景及中阶梯光谱仪的硬件参数来确定，本申请对此不做任何限定。

需要说明的是，若坐标偏差值为x轴方向上的坐标偏差值，则偏差允许范围则为x坐标轴上的偏差范围；若坐标偏差值为y轴方向上的坐标偏差值，则偏差允许范围则为y坐标轴上的偏差范围。可选的，由于x轴的精度对中阶梯光谱仪的精度影响较大，所以计算坐标偏差值时可以计算x轴上的坐标差值。

S302：利用图像处理算法计算当前帧汞灯在第一预设波长和第二预设波长处光斑位置的坐标偏差值。

可采用任何一种图像处理算法计算当前帧图像中光斑的位置坐标值，例如可利用标准重心公式，为了得到准确的光斑位置标准值，可以计算同一波长的多帧图像的光斑位置取平均值作为该波长的光斑坐标值。举例来说，利用利用标准重心公式计算波长λ₁的光斑位置的横坐标值为x₁，波长λ₂的光斑位置的横坐标值为x₂，则λ₁和λ₂处光斑位置的坐标偏差值为Δx＝x₁-x₂。利用汞灯第一预设波长的光斑位置、第二预设波长的光斑位置的相对位置差计算探测器安装发生的旋转角度，作为衡量探测器是否发生旋转的参数。

在该步骤中，若偏差允许范围则为x坐标轴上的偏差范围，则第一预设波长和第二预设波长处光斑位置的坐标偏差值也为x坐标轴上的坐标偏差值；若偏差允许范围则为y坐标轴上的偏差范围，则第一预设波长和第二预设波长处光斑位置的坐标偏差值也为y坐标轴上的坐标偏差值。

S303：判断坐标偏差值是否在偏差允许范围内，若否，则执行S304。

S304：生成探测器装调位置旋转角度不符合要求的指令。

可以理解的是，若坐标偏差值在偏差允许范围，则证明当前探测器靶面的安装位置或者说是安装角度是符合要求的，那么在该靶面下，对中阶梯光谱仪进行光谱定标便不会由于光斑位置相对光学系统发生旋转后导致定标精度较低的现象发生。也就是说，通过本申请上述步骤实时监测中阶梯光谱仪光谱定标过程中靶面安装是否符合要求来检测光斑位置相对光学系统是否发生旋转，从而可保证探测器安装调试精度。若坐标偏差值在偏差允许范围，则证明当前探测器靶面的安装不符合要求的，生成探测器装调位置旋转角度不符合要求的指令，并还可执行相应的提示动作，例如可以向绑定的用户端发生通知消息，例如手机，也可通过显示器进行显示安装出错的信号，还可通过报警器或是故障指示灯的闪烁起到提示作用，以使当前安装或调试人员明确当前安装不符合要求。若本申请的探测器靶面安装是机器全自动安装，则可向执行安装操作的机器人发送重新安装的指令，针对该种应用场景，可进一步的计算探测器调节位置或者调节角度以使机器人根据调节指令自动调节探测器的靶面位置。

在本发明实施例提供的技术方案中，预先基于光斑在不同波长处的坐标偏差值与光谱定标拟合度的拟合曲线以及预设阈值确定实际光斑位置的坐标偏差可允许范围，在中阶梯光谱仪探测器靶面实际安装调试过程中，利用图像处理算法自动检测汞灯不同预设波长处光斑坐标偏差值，通过比对当前坐标偏差值和可允许偏差范围从而实现精确、快速、全自动地判断探测器靶面的安装旋转角度是否满足安装要求，解决了相关技术中由于光斑位置相对光学系统发生旋转导致光谱定标精度降低的问题，保证中阶梯光谱仪探测器安装调试精度，有效提高了中阶梯光谱仪的光谱定标精度。

作为一种可选的实施方式，本申请还针对S301提供了一种具体的实现方式，具体可包括：

计算汞灯在第三预设波长和第四预设波长处光斑位置的x坐标偏差值；计算中阶梯光谱仪特征光谱设计模型的理论位置和探测器光斑的实际位置在最佳匹配位置处的位置偏差量，将x坐标偏差值与位置偏差量作为当前靶面位置的拟合数据；把探测器固定螺栓取下，重新安装固定探测器靶面，通过调整探测器处于不同靶面位置，计算得到多组拟合数据；利用最小二乘法拟合拟合多组拟合数据得到坐标偏差标准曲线，例如图4所示的f(x)，横坐标x轴为坐标偏差值，y轴为位置偏差量。

其中，为了使得定标精度的准确度更高，可设置第三预设波长与第一预设波长值相同，第四预设波长与第二预设波长值相同。经过多次实验证明，当汞灯的第一预设波长可为546.07nm，第二预设波长可为576.96nm可以取得很好效果。也就是说，可利用汞灯546.07nm波长光斑位置x₅₄₆、576.96nm波长光斑位置x₅₇₆的相对位置差△x＝x₅₄₆-x₅₇₆计算探测器安装发生的旋转角度。

为了提高位置偏差量的计算准确度，可采用9点光谱定标方法，也即可利用9点定标计算关系式计算中阶梯光谱仪特征光谱设计模型的理论位置和探测器光斑的实际位置在最佳匹配位置处的位置偏差量；9点定标计算关系式为：

式中，i为组数，

为利用中阶梯光谱仪特征光谱设计模型计算得到的第m个光斑的理论位置的x坐标值，

为利用中阶梯光谱仪特征光谱设计模型计算得到的第m个光斑的理论位置的y坐标值，

为第m个光斑在探测器的实际位置的x坐标值，

为第m个光斑在探测器的实际位置的y坐标值。

可选的，基于坐标偏差标准曲线和预设阈值确定偏差允许范围的一种具体实现方式可为：

若偏差允许范围为x轴方向上的坐标偏差值，则根据预设阈值生成平行于x轴的直线，将x轴上直线与曲线的两个交点确定的范围作为偏差允许范围；若偏差允许范围为y轴方向上的坐标偏差值，则根据预设阈值生成平行于y轴的直线，将y轴上直线与曲线的两个交点确定的范围作为偏差允许范围。预设阈值的具体值需要在坐标偏差标准曲线上各坐标点的最大值和最小值之间。

如图4所所示，基于y＝T与坐标偏差标准曲线确定第一交点T₁和第二交点T₂，T为预设阈值；则偏差允许范围为(T_x1，T_x2)，且T_x1＜T_x2，T_x1为第一交点T₁的x坐标值，T_x2为第二交点T₂的x坐标值。若T_x1＜T_x＜T_x2，则生成探测器装调位置旋转角度符合要求的指令；若T_x＜T_x1或T_x＞T_x2，则生成探测器装调位置旋转角度不符合要求的指令。

本发明实施例还针对中阶梯光谱仪的光谱定标方法提供了相应的实现装置，进一步使得所述方法更具有实用性。下面对本发明实施例提供的中阶梯光谱仪的光谱定标装置进行介绍，下文描述的中阶梯光谱仪的光谱定标装置与上文描述的中阶梯光谱仪的光谱定标方法可相互对应参照。

参见图5，图5为本发明实施例提供的中阶梯光谱仪的光谱定标装置在一种具体实施方式下的结构图，该装置可包括：

曲线预拟合模块501，用于拟合多组不同波长光斑位置的坐标偏差值与相应的位置偏差量得到坐标偏差标准曲线；位置偏差量为中阶梯光谱仪特征光谱设计模型的理论位置和探测器光斑的实际位置在最佳匹配位置处的偏差量。

偏差允许范围确定模块502，用于基于坐标偏差标准曲线和预设阈值确定偏差允许范围。

坐标偏差值计算模块503，用于利用图像处理算法计算当前帧汞灯在第一预设波长和第二预设波长处光斑位置的坐标偏差值。

指令生成模块504，用于若坐标偏差值不在偏差允许范围内，则生成探测器装调位置旋转角度不符合要求的指令。

可选的，在本实施例的一些实施方式中，所述曲线预拟合模块501可包括：

计算子模块，用于计算汞灯在第三预设波长和第四预设波长处光斑位置的x坐标偏差值；计算中阶梯光谱仪特征光谱设计模型的理论位置和探测器光斑的实际位置在最佳匹配位置处的位置偏差量，将x坐标偏差值与位置偏差量作为当前靶面位置的拟合数据；

拟合数据生成子模块，用于通过调整探测器处于不同靶面位置，计算得到多组拟合数据；

曲线拟合子模块，用于利用最小二乘法拟合拟合多组拟合数据得到坐标偏差标准曲线。

在一种具体的实施方式中，所述计算子模块具体可用于利用9点定标计算关系式计算中阶梯光谱仪特征光谱设计模型的理论位置和探测器光斑的实际位置在最佳匹配位置处的位置偏差量；9点定标计算关系式为：

式中，i为组数，

为利用中阶梯光谱仪特征光谱设计模型计算得到的第m个光斑的理论位置的x坐标值，

为利用中阶梯光谱仪特征光谱设计模型计算得到的第m个光斑的理论位置的y坐标值，为第m个光斑在探测器的实际位置的x坐标值，

为第m个光斑在探测器的实际位置的y坐标值。

作为一种可选的实施方式，所述偏差允许范围确定模块502可用于基于y＝T与坐标偏差标准曲线确定第一交点T₁和第二交点T₂，T为预设阈值；则偏差允许范围为(T_x1，T_x2)，且T_x1＜T_x2，T_x1为第一交点T₁的x坐标值，T_x2为第二交点T₂的x坐标值。

可选的，所述指令生成模块504例如可包括：

第一指令生成子模块，用于若T_x1＜T_x＜T_x2，则生成探测器装调位置旋转角度符合要求的指令；

第二指令生成子模块，用于若T_x＜T_x1或T_x＞T_x2，则生成探测器装调位置旋转角度不符合要求的指令。

本发明实施例所述中阶梯光谱仪的光谱定标装置的各功能模块的功能可根据上述方法实施例中的方法具体实现，其具体实现过程可以参照上述方法实施例的相关描述，此处不再赘述。

由上可知，本发明实施例保证中阶梯光谱仪探测器安装调试精度，有利于提高中阶梯光谱仪的光谱定标精度。

本发明实施例还提供了一种中阶梯光谱仪的光谱定标设备，具体可包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行计算机程序以实现如上任意一实施例所述中阶梯光谱仪的光谱定标方法的步骤。

本发明实施例所述中阶梯光谱仪的光谱定标设备的各功能模块的功能可根据上述方法实施例中的方法具体实现，其具体实现过程可以参照上述方法实施例的相关描述，此处不再赘述。

由上可知，本发明实施例保证中阶梯光谱仪探测器安装调试精度，有利于提高中阶梯光谱仪的光谱定标精度。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有中阶梯光谱仪的光谱定标程序，所述中阶梯光谱仪的光谱定标程序被处理器执行时如上任意一实施例所述中阶梯光谱仪的光谱定标方法的步骤。该存储介质可以为U盘、移动硬盘、只读存储器、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明实施例所述计算机可读存储介质的各功能模块的功能可根据上述方法实施例中的方法具体实现，其具体实现过程可以参照上述方法实施例的相关描述，此处不再赘述。

由上可知，本发明实施例保证中阶梯光谱仪探测器安装调试精度，有利于提高中阶梯光谱仪的光谱定标精度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本发明所提供的一种中阶梯光谱仪的光谱定标方法、装置、设备及计算机可读存储介质进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本公开进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本公开权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种中阶梯光谱仪的光谱定标方法，其特征在于，包括：

利用图像处理算法计算当前帧汞灯在第一预设波长和第二预设波长处光斑位置的坐标偏差值；

若所述坐标偏差值不在偏差允许范围内，则生成探测器装调位置旋转角度不符合要求的指令；

其中，所述偏差允许范围为基于预先拟合得到的坐标偏差标准曲线和预设阈值确定；所述坐标偏差标准曲线为拟合多组不同波长光斑位置的坐标偏差值与相应的位置偏差量得到；所述位置偏差量为中阶梯光谱仪特征光谱设计模型的理论位置和探测器光斑的实际位置在最佳匹配位置处的偏差量。

2.根据权利要求1所述的中阶梯光谱仪的光谱定标方法，其特征在于，所述坐标偏差标准曲线的拟合过程包括：

计算汞灯在第三预设波长和第四预设波长处光斑位置的x坐标偏差值；

计算所述中阶梯光谱仪特征光谱设计模型的理论位置和所述探测器光斑的实际位置在最佳匹配位置处的位置偏差量，将所述x坐标偏差值与所述位置偏差量作为当前靶面位置的拟合数据；

通过调整探测器处于不同靶面位置，计算得到多组拟合数据；

利用最小二乘法拟合拟合多组拟合数据得到所述坐标偏差标准曲线。

3.根据权利要求2所述的中阶梯光谱仪的光谱定标方法，其特征在于，所述第三预设波长与所述第一预设波长值相同，且均为546.07nm。

4.根据权利要求2所述的中阶梯光谱仪的光谱定标方法，其特征在于，所述第四预设波长与所述第二预设波长值相同，且均为576.96nm。

5.根据权利要求2所述的中阶梯光谱仪的光谱定标方法，其特征在于，所述计算所述中阶梯光谱仪特征光谱设计模型的理论位置和所述探测器光斑的实际位置在最佳匹配位置处的位置偏差量为：

利用9点定标计算关系式计算所述中阶梯光谱仪特征光谱设计模型的理论位置和所述探测器光斑的实际位置在最佳匹配位置处的位置偏差量；所述9点定标计算关系式为：

式中，i为组数，

为利用所述中阶梯光谱仪特征光谱设计模型计算得到的第m个光斑的理论位置的x坐标值，

为利用所述中阶梯光谱仪特征光谱设计模型计算得到的第m个光斑的理论位置的y坐标值，

为第m个光斑在探测器的实际位置的x坐标值，

为第m个光斑在探测器的实际位置的y坐标值。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的中阶梯光谱仪的光谱定标方法，其特征在于，所述偏差允许范围为基于预先拟合得到的坐标偏差标准曲线和预设阈值确定为：

基于y＝T与所述坐标偏差标准曲线确定第一交点T₁和第二交点T₂，T为所述预设阈值；

则所述偏差允许范围为(T_x1，T_x2)，且T_x1＜T_x2，T_x1为所述第一交点T₁的x坐标值，T_x2为所述第二交点T₂的x坐标值。

7.根据权利要求6所述的中阶梯光谱仪的光谱定标方法，其特征在于，利用所述图像处理算法计算当前帧汞灯在所示第一预设波长和所述第二预设波长处光斑位置的x坐标偏差值T_x，所述若所述坐标偏差值不在偏差允许范围内，则生成探测器装调位置旋转角度不符合要求的指令包括：

若T_x1＜T_x＜T_x2，则生成探测器装调位置旋转角度符合要求的指令；

若T_x＜T_x1或T_x＞T_x2，则生成探测器装调位置旋转角度不符合要求的指令。

8.一种中阶梯光谱仪的光谱定标装置，其特征在于，包括：

曲线预拟合模块，用于拟合多组不同波长光斑位置的坐标偏差值与相应的位置偏差量得到坐标偏差标准曲线；所述位置偏差量为中阶梯光谱仪特征光谱设计模型的理论位置和探测器光斑的实际位置在最佳匹配位置处的偏差量；

偏差允许范围确定模块，用于基于所述坐标偏差标准曲线和预设阈值确定偏差允许范围；

坐标偏差值计算模块，用于利用图像处理算法计算当前帧汞灯在第一预设波长和第二预设波长处光斑位置的坐标偏差值；

指令生成模块，用于若所述坐标偏差值不在偏差允许范围内，则生成探测器装调位置旋转角度不符合要求的指令；所述偏差允许范围为基于预先拟合得到的坐标偏差标准曲线和预设阈值确定。

9.一种中阶梯光谱仪的光谱定标设备，其特征在于，包括处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述中阶梯光谱仪的光谱定标方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有中阶梯光谱仪的光谱定标程序，所述中阶梯光谱仪的光谱定标程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述中阶梯光谱仪的光谱定标方法的步骤。

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