CN212568479U - 具有荧光污染物检测功能的智能手机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于智能手机领域，涉及一种具有荧光污染物检测功能的智能手机及检测方法，包括智能手机本体，还包括荧光污染物检测软件、荧光激发光源模块和荧光拍摄相机。本实用新型首次提出在智能手机中集成荧光污染物检测功能，通过荧光污染物检测软件控制荧光激发光源模块照射被测对象并激发有机污染物发出荧光，同步开启荧光拍摄相机采集经滤光片滤光后的图像信息，并对所采集的图像信息进行分析处理得到污染物位置和浓度信息。本实用新型智能手机具有有机污染物荧光检测功能，具有成本低、携带方便和时效性高等显著优点。本实用新型为使用者提供一种方便快捷的污染物的实时检测设备，同时也将大幅提高智能手机的市场竞争力。

Description

具有荧光污染物检测功能的智能手机

技术领域

本实用新型属于智能手机领域，具体是一种可对食品和环境中的有机污染物进行实时便捷的检测的智能手机及检测方法。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，越来越多的人开始意识到健康的重要性，由此而来的食品安全和环境卫生问题也逐渐成了人们生活中关注的焦点。在人们的日常生活中，有机污染物是非常常见的一类污染物，例如粪便污染物、有机农药残留污染物以及大肠杆菌O157:H7、沙门氏菌和李斯特菌等致病菌污染物等，它们种类繁多、分布范围广，导致环境卫生遭到破坏、食品中毒屡屡发生以及病毒传播难以控制，严重影响了人们的生活健康。及时发现并清除有机污染物对保障食品安全、环境卫生并降低疾病的传播速度具有极其重要的作用。此外，及时清除食品表面的有机污染物还可以延长食品的保存时间，减少食品供应链中的浪费，进而改善整个生态环境。然而，食物表面和环境中轻微的有机污染物由于肉眼不易察觉而易被忽视。因此，如何快速、高效、便捷地鉴别有机污染物成了人们日常生活中非常关注的问题。

采用色谱分离检测技术鉴别有机污染物是传统的有机污染物检测方法，但是该方法须依赖大型设备，操作复杂、检测时间长，不适合现场检测。此外该方法在检测过程中需要使用有机溶剂，易造成环境二次污染。近年来，人们开始利用显微成像技术和光谱检测技术来检测有机污染物。基于显微成像技术的有机污染物检测方法通过对待测物体进行显微成像观察其表面的污染物载量来确定受污染情况。由于显微镜的视场非常小，为了全面检测被测对象的受污染情况，需要对被测对象进行扫描成像，因此该方法检测速度慢、检测过程繁琐、且设备昂贵复杂。基于光谱检测技术的有机污染物检测包括荧光光谱检测技术、中红外检测技术和拉曼光谱检测技术等。这些技术具有检测速度快、精度高、并且对样品不会产生损伤等优点，是目前该领域研究的热点。然而，这些技术所需的检测设备结构复杂、价格昂贵，因此只适合实验室采样检测。

上述实验室检测设备对普通消费者来说，费时费力且时效性差，因此这些设备完全不适合普通消费者使用。对普通消费者来说，他们迫切希望有一款能方便携带并且具有快速实时检测能力的有机污染物检测设备，方便在购买蔬菜水果等食物时可随时对所挑选的产品进行快速检测分析，在入住酒店时可迅速对所住酒店的卫生状况进行检查等。

智能手机是人们是一种广泛使用的电子设备，其功能已经不仅仅局限于简单的通讯，包含了各种娱乐、学习、支付等功能，是人们在日常生活中随声携带的必不可少的一部分。如果能够在现有智能手机的基础上增加污染物检测功能，将会为使用者提供一种方便快捷的污染物的实时检测设备，同时也将大幅提高智能手机的市场竞争力。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提出了具有荧光污染物检测功能的智能手机及检测方法，通过荧光污染物检测软件控制荧光激发光源模块照射被测对象并激发有机污染物发出荧光，同步开启荧光拍摄相机采集经滤光片滤光后的图像信息，并对所采集的图像信息进行分析处理得到污染物信息。针对现有有机污染物检测设备因为费用昂贵和体积笨重导致的检测时效性差、普通消费者适用性极低等问题，本实用新型智能手机具有有机污染物荧光检测功能，具有成本低、携带方便和时效性高等显著优点，用户可随时随地对污染物进行实时检测。

本实用新型提供了一种具有荧光污染物检测功能的智能手机，包括智能手机本体，其特征在于：还包括荧光污染物检测软件、荧光激发光源模块和荧光拍摄相机；荧光污染物检测软件用于控制所述荧光激发光源模块发光、控制所述荧光拍摄相机采集被测对象的图像信息以及分析被测对象表面的污染物信息；所述荧光激发光源模块包括荧光激发光源和光源整形镜头，所述荧光激发光源用于发出对被测对象实现荧光检测的激发光，所述光源整形镜头用于调整荧光激发光的照射区域和光束均匀程度，防止因激发光能量过于扩散而导致的荧光激发效率低以及因激光光源照射不均匀而导致探测响应一致性差的问题；所述荧光拍摄相机包括滤光片、成像镜头和图像传感器，所述滤光片用于滤除所述激发光波段的光信息，避免所述激发光进入所述图像传感器上而干扰对有用荧光信息的识别，所述成像镜头用于将被测对象成像在所述图像传感器上，所述图像传感器用于采集被测对象的图像信息。

本实用新型对比已有技术具有以下创新点和显著优点：

1. 本实用新型智能手机具有荧光污染物检测功能，荧光激发光源模块和荧光拍摄相机集成在智能手机主体内部，极大地简化了智能手机体积并降低了成本，方便用户随身携带，其污染物检测功能为用户更好地提供了便利；

2. 本实用新型利用智能手机强大的图像拍摄功能和数据处理能力可对有机污染物进行检测，可准确、快速地得到污染物所占据的区域和污染物的浓度信息；

3. 本实用新型利用智能手机强大的可视化表达能力，可将污染物位置信息和浓度信息清晰地显示在手机的屏幕上，并加入辅助指示功能，方便用户快速定位污染物位置并采取行动；

4. 本实用新型在智能手机上开发应用软件，精确控制荧光激发光源模块的发光时序，保证其在脉冲工作模式下和荧光拍摄相机的拍摄保持同步，可大幅降低系统耗电，增加续航时间；

5. 本实用新型提出利用智能手机主体内的供电系统直接对荧光激发光源模块进行供电，进一步降低了多功能智能手机的复杂程度和成本，提高了系统便携性。

附图说明

图1为本实用新型具有荧光污染物检测功能的智能手机的示意图；

图2为本实用新型具有荧光污染物检测功能的智能手机局部放大的示意图；

图3为本实用新型基于具有荧光污染物检测功能的智能手机的污染物检测方法的示意图；

图4为本实用新型对水果表面有机污染物进行检测的结果；

其中：1-智能手机本体、2-荧光污染物检测软件、3-荧光激发光源模块、4-荧光拍摄相机、5-主板、6-供电系统、7-被测对象、8-发出激发光时被测水果的图像、9-不发出激发光时被测水果的图像、10-水果表面污染物区域、301-荧光激发光源、302-光源整形镜头、401-滤光片、402-成像镜头、403-图像传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

本实用新型将荧光光谱有机污染物检测技术集成到现有智能手机中，可实现对被测对象表面有机污染物的快速实时检测，具有携带方便、成本低的优势，非常适合普通消费者使用。以下通过各实施例对本实用新型的实施进行详细的阐述。

实施例1

本实施例需要解决的问题是检测水果表面是否存在有机污染物所污染以及受污染程度。所搭建的具有荧光污染物检测功能的智能手机如附图1和附图2所示，包括智能手机本体1，还包括荧光污染物检测软件2、荧光激发光源模块3和荧光拍摄相机4；荧光激发光源模块3和荧光拍摄相机4集成在智能手机本体1内部，通过智能手机本体1内的主板5实现和荧光污染物检测软件2的通信；智能手机本体1内的供电系统6对荧光激发光源模块3进行供电；荧光污染物检测软件2用于控制荧光激发光源模块3发光、控制荧光拍摄相机4采集被测对象7的图像信息以及分析被测对象7表面的污染物信息；荧光激发光源模块3位于荧光拍摄相机4附近，保证荧光激发光源模块3的光能利用率，包括荧光激发光源301和光源整形镜头302，荧光激发光源301具体使用2个中心波长为450 nm、带宽为10 nm的LED光源，用于发出对被测对象7实现荧光检测的波长为450 nm、脉冲长度为5 µs的激发光，光源整形镜头302用于调整LED光源发出的波长为450 nm的激发光的照射区域和光束均匀程度，防止因激发光能量过于扩散而导致的荧光激发效率低以及因激光光源照射不均匀而导致探测响应一致性差的问题；荧光拍摄相机4包括滤光片401、成像镜头402和图像传感器403，滤光片401用于滤除激发光波段的光信息，可阻断波长小于465 nm的光信息，避免激发光进入图像传感器403上而干扰对有用荧光信息的识别，成像镜头402用于将被测对象7成像在图像传感器403上，图像传感器403用于采集被测对象7的图像信息。如附图1-3所示，该智能手机具体荧光污染物检测过程如下：

荧光污染物检测软件2通过智能手机本体1内的主板5发送指令给荧光激发光源模块3；荧光激发光源模块3接收到指令后驱动LED光源发射波长为450 nm、带宽为10 nm的激发光，经光源整形镜头302聚光后照射被测对象7，被测对象7的图像由滤光片401滤除小于465 nm波段的光信息后由成像镜头402成像在图像传感器403上；荧光污染物检测软件2发送发光指令的同时，同步控制图像传感器403采集被测对象7的图像信息；图像传感器403采集完被测对象7的图像信息后，荧光污染物检测软件2通过智能手机本体1内的主板5发送停止发光指令给荧光激发光源模块3，荧光激发光源模块3接收到指令后停止发射450 nm激发光，然后对所采集的被测对象7的图像信息进行分析处理后得到被测对象7表面的污染物信息。

本实施例荧光污染物检测软件2记录开始发射脉冲光的时刻，并设置脉冲长度5 µs，大于图像传感器403的最小曝光时间4 µs，在发射脉冲光的同一时刻，同步开启荧光拍摄相机4拍摄经滤光片401滤光之后的被测对象7的图像信息，这样能够严格保证荧光拍摄相机4的图像传感器403在拍摄图像的时候LED光源处于发光状态，采用发射脉冲光的方式大幅降低系统耗电，增加智能手机的续航时间。

本实施例荧光拍摄相机4分别拍摄荧光激发光源模块3发出450 nm紫光和不发出450 nm紫光时被测对象7的图像；然后，荧光污染物检测软件2将拍摄的两张图像进行处理后得到被测对象7各位置点对应的荧光强度信息，通过各位置点的荧光强度信息得到污染物所占据的区域和污染物的浓度信息，反映在本实施例中即为水果腐烂的位置信息和腐烂的程度信息。如附图4所示，通过对发出激发光时被测水果的图像8和不发出激发光时被测水果的图像9的处理得到水果表面污染物区域10以及受污染的程度。

实施例2

与实施例1不同的是，在该实施例所构建的具有荧光污染物检测功能的智能手机中滤光片401为可调谐滤光片，通过改变可调谐滤光片的光波透过波长，进而改变荧光拍摄相机4拍摄的被测对象7的荧光光谱图像。每改变一次波长，对应荧光拍摄相机4拍摄一幅被测对象7的荧光光谱图像，进而得到一系列不同波长的被测对象7的荧光光谱图像，根据荧光光谱信息对污染物的种类进行更为精确的判断。

实施例3

与实施例2不同的是，在该实施例所构建的智能手机荧光光谱污染物检测装置中，采用人工智能的算法对荧光拍摄相机4所采集的被测对象7的一系列不同波长的被测对象荧光光谱图像进行分析处理，能够更加准确快速的提取污染物类别、分布区域以及浓度等信息。

以上结合附图对本实用新型的具体实施方式作了说明，但这些说明不能被理解为限制了本实用新型的适用范围，本实用新型的保护范围由随附的权利要求书限定，任何在本实用新型权利要求基础上的改动都是本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.具有荧光污染物检测功能的智能手机，包括智能手机本体，其特征在于：还包括荧光污染物检测软件、荧光激发光源模块和荧光拍摄相机；所述荧光污染物检测软件用于控制所述荧光激发光源模块发光、控制所述荧光拍摄相机采集被测对象的图像信息以及分析被测对象表面的污染物信息；所述荧光激发光源模块包括荧光激发光源和光源整形镜头，所述荧光激发光源用于发出对被测对象实现荧光检测的激发光，所述光源整形镜头用于调整荧光激发光的照射区域和光束均匀程度，防止因激发光能量过于扩散而导致的荧光激发效率低以及因激光光源照射不均匀而导致探测响应一致性差的问题；所述荧光拍摄相机包括滤光片、成像镜头和图像传感器，所述滤光片用于滤除所述激发光波段的光信息，避免所述激发光进入所述图像传感器而干扰对有用荧光信息的识别，所述成像镜头用于将被测对象成像在所述图像传感器上，所述图像传感器用于采集被测对象的图像信息；所述荧光激发光源模块和荧光拍摄相机集成在智能手机本体内部，并通过智能手机本体内的主板实现和荧光污染物检测软件的通信，由智能手机本体内的供电系统对所述荧光激发光源模块和荧光拍摄相机进行供电。

2.根据权利要求1所述的具有荧光污染物检测功能的智能手机，其特征在于，所述荧光激发光源模块的物理位置位于荧光拍摄相机附近，保证荧光激发光源模块的光能利用率。

3.根据权利要求1所述的具有荧光污染物检测功能的智能手机，其特征在于，所述滤光片为可调谐滤光片，通过改变所述可调谐滤光片的光波透过波长并结合所述荧光激发光源模块和荧光拍摄相机拍摄得到一系列不同波长的被测对象荧光光谱图像，进而对污染物的种类进行更为精确的判断。

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