CN212622203U - 病毒特征光谱分析检测摄像装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种病毒特征光谱分析检测摄像装置，能够快速有效检测病毒在自然环境中是否存在，以及检测出是什么病毒。本实用新型包括光过滤装置、信号放大装置、光谱分析装置、光谱成像装置、检测定位装置、报警装置、图像采集装置、图像合成装置和紫外灯杀菌装置；光过滤装置、信号放大装置、光谱分析装置、光谱成像装置、检测定位装置依次连接；所述的光过滤装置能只允许通过特定波长的光；报警装置和图像合成装置均与检测定位装置连接；图像采集装置与图像合成装置连接；紫外灯杀菌装置与检测定位装置连接。

Description

病毒特征光谱分析检测摄像装置

技术领域

本实用新型涉及一种病毒特征光谱分析检测摄像装置。

背景技术

现在的病毒检测方法都要经过长时间的培养分析，需要特殊的试剂，特殊的设备才能检测出来，没有一个高效实时的检测方法。检测病人感染病毒之后的体温虽然更简单，但是病人已经被感染，无法确定病人接触过的地方，导致病毒大范围的传播，无法有效抑制。病毒的预防手段也是通过带口罩或者广泛消毒，不能有效预防病毒感染和精准的杀灭病毒。

专利CN109975290A 《一种细菌检测快速分析仪》是一种将细菌放入培养液中培养，然后用摄像头统计不同灯光照射下特征菌落数或反应孔数，从菌落特征或颜色判别细菌种类的一种方法。但是仍然要进行细菌培养，时效性不高。

专利CN108844916A《一种近红外线800-1400光谱照射细胞病毒的管道结构》是一种采用近红外线800-1400光照射管道内的病毒，用摄像头去收集到不同位置的病毒和近红外线光的数据，分析观察细胞病毒的变化。该专利只是用于观察病毒变化，适用实验室环境，没有病毒检测功能。

专利CN109266717A 《一种通过单细胞分析检测细菌耐药性的方法和装置》和专利CN1210260A 《抗艾滋病毒药物药效和特征检测的光谱方法》通过分析这些细菌的拉曼光谱变化可以得知抗生素药物对杀死细菌是否起作用。该专利在实验室显微镜环境下，是采用拉曼光谱观察细菌变化。

专利CN104406954A 《一种检测禽流感病毒的表面增强拉曼光谱基底物及其应用》也是在实验室环境下，对细菌进行分离萃取，测试实验组的光谱的强度，与同等条件下对照组的白水的拉曼光谱强度进行对比，得出是否含有禽流感病毒的方法。拉曼光谱强度受很多因素影响，不能准确的作为是否含有病毒的评估标准，也不能识别出是什么病毒。

如上所述，现有专利主要是在实验室环境下，通过病毒培养，统计菌落数量，观察颜色，或者通过观察病毒拉曼光谱的变化来判断药物对病毒的作用。目前还没有一项快速有效的方法用于检测病毒在自然环境中是否存在，以及检测出是什么病毒的技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理的病毒特征光谱分析检测摄像装置，能够快速有效检测病毒在自然环境中是否存在，以及检测出是什么病毒。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：一种病毒特征光谱分析检测摄像装置，其特征在于：包括光过滤装置、信号放大装置、光谱分析装置、光谱成像装置、检测定位装置、报警装置、图像采集装置、图像合成装置和紫外灯杀菌装置；光过滤装置、信号放大装置、光谱分析装置、光谱成像装置、检测定位装置依次连接；所述的光过滤装置能只允许通过特定波长的光；报警装置和图像合成装置均与检测定位装置连接；图像采集装置与图像合成装置连接；紫外灯杀菌装置与检测定位装置连接。

本实用新型还包括能发出特定波长光的补光装置。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1、本实用新型利用不同物质有不同的光谱特性，且不同物质能够发出特定波长的光，或者散射出特定波长的光，或者对特定波长的光有明显的吸收的特性，来检测识别病毒，具有快速高效的特性。

2、能够实时显示病毒在画面中的位置，可以直接在监控区域检测过往人群的身上、呼出的气体、周围的环境中检测出病毒，实现病毒可视化。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

术语解释：

光谱学：光波是由原子运动过程中的电子产生的电磁辐射。各种物质的原子内部电子的运动情况不同，所以它们发射的光波也不同。研究不同物质的发光和吸收光的情况，有重要的理论和实际意义，已成为一门专门的学科——光谱学。

发射光谱：有的物体能自行发光，由它直接产生的光形成的光谱叫做发射光谱

吸收光谱：在白光通过气体时，气体将从通过它的白光中吸收与其特征谱线波长相同的光，使白光形成的连续谱中出现暗线。此时，这种在连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱被称作吸收光谱。

散射光谱：当光照射到物质上时，会发生非弹性散射，在散射光中除有与激发光波长相同的弹性成分（瑞利散射）外，还有比激发光波长长的和短的成分，后一现象统称为拉曼效应。这种现象于1928年由印度科学家拉曼所发现，因此这种产生新波长的光的散射被称为拉曼散射，所产生的光谱被称为拉曼光谱或拉曼散射光谱。

特征谱线：是不同元素的原子从基态激发至第一激发态(或由第一激发态跃回基态)时，吸收(或发射)的能量不同，因此各种元素的共振线不同而各有其特征性，这种共振线称为元素的特征谱线。一种物质高温时发射的光谱亮线跟它在低温时吸收光谱的暗线位置一一对应，所以元素的明线光谱和吸收光谱是元素的特征，称为特征谱线。

光谱是基于分子、原子水平的物质分析方法，所以也能够用于病毒的检测分析。不同物质的分子结构不同，能够发出光的光谱、吸收光的光谱和散射光的光谱都不样，而且物质对于某一波长的光吸收和发射、散射具有特征性，所以可以利用这一点来检测和区分不同的物质。先要检测出物质的特征波长与物质对应关系，将物质的分子结构特性映射到光谱特性，形成一种映射关系，然后根据物质的光谱特性反向识别物质。一种物质高温时发射的光谱亮线跟它在低温时吸收光谱的暗线位置，可以通过现有技术的深度学习算法对病毒的光谱进行分析，找出病毒的特征谱线，深度学习算法能够准确的分析光谱，找出人眼无法辨别的差异，找出病毒的吸收和发射、散射光的特征波长，然后再去接收特征波长的光来检测病毒。

参见图1，一种病毒特征光谱分析检测摄像装置，包括光过滤装置1、信号放大装置2、光谱分析装置3、光谱成像装置4、检测定位装置5、报警装置6、图像采集装置7、图像合成装置8、补光装置9和紫外灯杀菌装置10。

光过滤装置1、信号放大装置2、光谱分析装置3、光谱成像装置4、检测定位装置5依次连接。光过滤装置1能只允许通过特定波长的光，而将其它波长的光过滤，光过滤的作用就是只让特征光通过，如果没有光过滤装置，其他的光就会通过，成像都是一片明亮。

报警装置6和图像合成装置8均与检测定位装置5连接。

图像采集装置7与图像合成装置8连接。

紫外灯杀菌装置10与检测定位装置5连接，并与报警装置6配合，检测定位装置5控制紫外灯杀菌装置10照射病毒所在位置进行杀菌，并与报警装置6发出报警提醒配合。

补光装置9用于发出特定波长的光。

一种病毒特征光谱分析检测摄像方法，采用上述的分析检测摄像装置进行，包括如下步骤：

1）、先分析某一病毒的光谱特性，检测该病毒是否能够发出特定波长的光，或者检测该病毒对特定波长的光是否具有明显的吸收特性，或者该病毒对特定波长的光照射后是否能够散色出其他特定波长的光，根据这些特性找出最能够区分该病毒与其他物质的特征波长的光，该特征波长的光定义为区别特征波长光；

2）、用区别特征波长光去检测该病毒。如果病毒能够发出区别特征波长光，则不用补光装置9，调整光过滤装置1使其只允许通过区别特征波长光；如果病毒对区别特征波长光具有吸收特性，则开补光装置9发出区别特征波长光进行照射，同时调整光过滤装置1使其只允许通过区别特征波长光，病毒吸收了区别特征波长光，所以病毒所在的位置会变暗，而其它位置反射的区别特征波长光比较明亮；如果病毒对特定波长的光照射后能够散色出区别特征波长光，光过滤装置1也调整为只允许通过散色出的区别特征波长光。

3）、区别特征波长光经过光过滤装置1之后，会被信号放大装置2放大，信号放大装置2将放大后的光送入光谱分析装置3。信号放大装置2是将光信号转化为电信号，放大的是比较暗区域的电信号，减弱比较亮的区域的电信号，重点是显示出病毒的位置，所以需要对黑暗区域的电信号进行放大。

4）、光谱分析装置3会对接收的光进行光谱分析，判断是否有区别特征波长光，以及区别特征波长光的强弱。

5）、光谱分析装置3分析完之后，光谱成像装置4根据光谱分析装置3的结果进行成像，有区别特征波长光的地方就会成像，区别特征波长光越强的地方，成像越明显；区别特征波长光如果被病毒吸收，则成像变暗。

6）、成像完成以后，检测定位装置5分析整个图像识别出成像明亮的位置，或者哪些位置因为被病毒吸收，所以成像比较暗的位置，根据设定的亮度阈值，分析出病毒是否存在，以及存在的位置。图像分析可采用常用的深度学习算法，自动识别出病毒在图像上的位置。

7）、检测定位装置5给报警装置6发信，报警装置6触发报警，控制紫外灯杀菌装置10会发出紫外光束对有病毒的地方进行照射，杀灭病毒。

8）、图像采集装置7则是普通的镜头，用于捕捉实时视频画面；图像合成装置8则是将检测定位装置5确定的病毒位置与图像采集装置7捕捉的视频画面进行合成，并且放大病毒位置到肉眼可见，进而可以在实时的视频画面中显示病毒的位置，实现病毒的检测，并在视频中可视化成像。

本实用新型可用于医院、街道、办公室、车站等自然环境，还可以用于实验室环境下的对病毒进行检测，去除光过滤装置1，直接在实验室采用光照射病毒，对不同病毒产生的光谱进行分析，不同病毒的分子结构不同，形成的光谱中各个波长的光的组成比例和明暗关系都不同，采用深度学习算法分光谱进行深度学习，提取出病毒光谱的特征值，形成病毒与光谱特征值的对应关系，然后采用训练好的算法去检测待测样品的光谱特性，计算特征值，检测待测样品中是否含有特定病毒。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例说明。凡依据本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1.一种病毒特征光谱分析检测摄像装置，其特征在于：包括光过滤装置、信号放大装置、光谱分析装置、光谱成像装置、检测定位装置、报警装置、图像采集装置、图像合成装置和紫外灯杀菌装置；光过滤装置、信号放大装置、光谱分析装置、光谱成像装置、检测定位装置依次连接；所述的光过滤装置能只允许通过特定波长的光；报警装置和图像合成装置均与检测定位装置连接；图像采集装置与图像合成装置连接；紫外灯杀菌装置与检测定位装置连接。

2.根据权利要求1所述的病毒特征光谱分析检测摄像装置，其特征在于：还包括能发出特定波长光的补光装置。

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