表面等离子共振成像装置、方法、控制系统及存储介质

1.本技术属于表面等离子共振(surface plasmon resonance，spr)技术领域，尤其涉及一种表面等离子共振成像装置、方法、控制系统及存储介质。


背景技术：

2.一定波长和入射角度的偏振光束通过耦合器入射至金属与介质之间的界面时会发生内反射，同时在界面处激发倏逝波并实现光束能量的转移，从而引起反射光强度的急剧衰减，这种现象被称为表面等离子共振，对应的入射角度称为共振角度。当入射光束为平行光束且入射角度固定在共振角度附近时，通过第一阵列探测器探测反射光强度的空间分布，检测一定区域内介质折射率或者厚度变化的装置被称为表面等离子共振成像(surface plasmon resonance imaing，spri)装置。和借助发光标记进行光学量测量的技术不同，spri装置使得待测样品无需进行发光标记修饰，即可进行实时的折射率测量，测量数据能够以视频、图像等方式进行保存，便于后续分析和追溯。此外，在spri装置所检测的金属表面区域内制备微阵列，通过监测微阵列中每个样点区域的平均强度，还可实现待测样品的高通量检测。基于这些优点，spri装置被广泛应用于食品安全、环境监测、药物筛选和医疗诊断等领域。随着检测指标和待检样品数量的增加，运用spri装置对待测样品进行快速检测的需求不断扩大。
3.然而，受到成像数据质量的限制，现有spri装置的检测速度难以满足需求。现有spri装置大多采用空间强度高斯分布的光源倾斜入射至耦合器，导致在金属表面区域内不同空间位置处的入射光的强度存在差异，该差异、光源亮度的波动和阵列探测器的散粒噪声叠加后带来的局域光强度变化，既导致微阵列内不同样点的反射光的强度出现不均匀性，也是单一样点区域内反射光的强度测量值的主要噪声来源。为消除反射光强度不均匀性的影响，现有spri装置通常采用标准样品校准或者标准光强校准的测量步骤，这些步骤操作复杂，需要耗费大量时间，不利于实现快速检测。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术实施例提供了一种表面等离子共振成像装置、方法、控制系统及存储介质，以解决现有的表面等离子共振成像装置受到成像数据质量的限制，检测速度难以满足需求的问题。
5.本技术实施例的第一方面提供了一种表面等离子共振成像装置，包括光源系统、检测系统、进样系统、成像系统和控制系统，所述光源系统包括远心光源、第一电机和角度调制部件，所述检测系统包括耦合器和微阵列芯片，所述进样系统包括进样池，所述成像系统包括第一阵列探测器；
6.所述第一电机与所述角度调制部件机械连接，所述控制系统分别与所述第一电机和所述第一阵列探测器电连接；
7.所述控制系统用于控制所述第一电机驱动所述角度调制部件运动，以调节所述远
心光源产生的入射光的远心角度，使位于所述微阵列芯片的所有样点处的入射光的强度相等。
8.本技术实施例的第二方面提供了一种表面等离子共振成像方法，基于本技术实施例的第一方面所述的表面等离子共振成像装置实现，所述方法包括：
9.控制所述第一电机驱动所述角度调制部件运动，以调节所述远心光源产生的入射光的远心角度，使位于所述微阵列芯片的所有样点处的入射光的强度相等。
10.本技术实施例的第三方面提供了一种控制系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本技术实施例的第一方面提供的表面等离子共振成像方法的步骤。
11.本技术实施例的第四方面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存储有计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现本技术实施例第一方面提供的表面等离子共振成像方法的步骤。
12.本技术实施例的第一方面提供的表面等离子共振成像装置，包括光源系统、检测系统、进样系统、成像系统和控制系统，光源系统包括远心光源、第一电机和角度调制部件，检测系统包括耦合器和微阵列芯片，进样系统包括进样池，成像系统包括第一阵列探测器；第一电机与角度调制部件机械连接，控制系统分别与第一电机和第一阵列探测器电连接；控制系统用于控制第一电机驱动角度调制部件运动，以调节远心光源产生的入射光的远心角度，使位于微阵列芯片的所有样点处的入射光的强度相等，无需进行标准样品校准或标准光强校准等测量步骤，同时也降低了操作复杂度和检测所需时间，可以满足快速检测需求。
13.可以理解的是，上述第二方面至第四方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
附图说明
14.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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。
15.图1是本技术实施例提供的表面等离子共振成像装置的结构示意图；
16.图2是本技术实施例提供的进样系统的结构示意图；
17.图3是本技术实施例提供的制备效果图、第二图像和第二图像的校准结果的示意图；
18.图4是本技术实施例提供的第二图像的校准结果示意图；
19.图5是本技术实施例提供的第二图像的校准结果示意图；
20.图6是本技术实施例提供的待测样品的折射率的示意图；
21.图7是本技术实施例提供的待测样品的折射率的示意图；
22.图8是本技术实施例提供的待测样品的折射率的示意图；
23.图9是本技术实施例提供的控制系统的结构示意图。
具体实施方式
24.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都应当属于本技术保护的范围。
25.本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。
26.如图1所示，本技术实施例提供一种表面等离子共振成像装置，包括光源系统、检测系统、进样系统、成像系统和控制系统5，光源系统包括远心光源11、第一电机12和角度调制部件13，检测系统包括耦合器21和微阵列芯片22，进样系统包括进样池31，成像系统包括第一阵列探测器41；
27.第一电机12与角度调制部件13机械连接，控制系统分别与第一电机12和第一阵列探测器41电连接；
28.控制系统用于控制第一电机12驱动角度调制部件13运动，以调节远心光源11产生的入射光的远心角度，使位于微阵列芯片22的所有样点处的入射光的强度相等。
29.在应用中，远心光源可以通过led或激光器实现，激光器可以是任意类型的可调谐激光器，例如，法布里-珀罗(fabry-perot)激光器、分布反馈式(distributed feedback)半导体激光器、分布布喇格反射(distributed bragg reflector)激光器、垂直腔表面发射(vertical-cavity surface-emitting)激光器和外腔调谐半导体激光器等可调谐半导体激光器。控制系统可以通过调节激光器的激光芯片的工作温度、偏置电流或偏置电压，来调节激光器发出的入射光的波长。入射光的波长可以根据实际需要进行设置，例如，入射光的波长的取值范围为450nm(纳米)～1000nm，具体可以为450nm、660nm或980nm等。
30.在应用中，第一电机可以根据实际需要选择任意类型的微型电机，例如，微型直流伺服电机。角度调制部件设置于第一电机，第一电机转动时驱动角度调制部件运动，以实现对远心光源的远心角度的自动调节。角度调制部件可以根据实际需要选择任意类型的光路调节部件实现，例如，旋钮和反射镜的组合，第一电机通过驱动旋钮旋转，来调节反射镜的反射角度，从而调节远心光源的远心角度。第一电机的驱动旋钮旋转的旋转精度可以根据实际需要进行设置，例如，小于或等于0.1
°
。图1中示例性的示出角度调制部件13包括旋钮。
31.如图1所示，在一个实施例中，光源系统还包括窄带滤光片14和偏振片15，入射光经过窄带滤光片14和偏振片15之后具有单一波长和单一偏振态。
32.在应用中，窄带滤光片的中心波长与远心光源发出的入射光的波长相等，窄带滤光片用于滤除入射光中波长与其中心波长的不同的其他光，例如，入射光传输过程引入的杂散光。整个光源系统具体可以通过一个远心角度可调的远心镜头来实现。
33.在应用中，光源系统和检测系统之间的位置相对固定，以使得入射光能够入射至微阵列芯片，入射角度可以为任意锐角，例如，53
°
、65
°
或79
°
。
34.在应用中，入射光经由耦合器耦合至微阵列芯片的金属表面，耦合器可以通过玻
璃棱镜或波导元件实现，玻璃棱镜可以根据实际需要选用具有高透光率的光学玻璃制备，例如，zf3玻璃、bk7玻璃等。图1中示例性的示出耦合器21是三角形的玻璃棱镜，微阵列芯片22设置于耦合器21的一个表面。
35.在一个实施例中，微阵列芯片的制备方法为：
36.通过预设体积比的乙醇-乙醚混合液对玻璃基底进行第一预设时长的超声波清洗，以清洁所述玻璃基底的表面；
37.将所述玻璃基底放入电子束蒸镀仪器中并抽真空，以使所述电子束蒸镀仪器中的气压值降低至预设气压值；
38.以第一预设速率在所述玻璃基底的表面分别蒸镀第一预设厚度的铬作为粘附层、第二预设厚度的硫化锌作为粘附增强层；
39.以第二预设速率在所述玻璃基底的表面蒸镀第三预设厚度的金作为用于激发表面等离子共振的金属表面；
40.将所述玻璃基底在第一预设浓度的巯基酸溶液中浸泡第二预设时长，以形成单分子自组装层；
41.采用生物分子点样仪在所述玻璃基底的表面点样形成第二预设浓度的预设生物分子微阵列，获得微阵列芯片，所述微阵列芯片的每个样点具有预设直径和预设形状。
42.在应用中，微阵列芯片的制备方法中的各预设参数可以根据实际需要进行设置，例如：
43.预设体积比的取值范围为1:1～1:10，具体可以为1:2、1:4或1:10；
44.第一预设时长大于或等于30min(分钟)，具体可以为30min、2h(小时)或4h；
45.预设气压值小于或等于10-5
mtorr(毫托)，具体可以为10-7
mtorr、10-6
mtorr或10-5
mtorr；
46.第一预设速率小于或等于0.1nm/s(纳米每秒)，具体可以为0.01nm/s或0.03nm/s；
47.第一预设厚度的取值范围为0.5nm(纳米)～2.5nm，具体可以为1.5nm或2.5nm；
48.第二预设厚度的取值范围为0.5nm～3nm，具体可以为1nm、2nm或3nm；
49.第二预设速率大于或等于0.01nm/s，具体可以为0.01nm/s、0.03nm/s或0.08nm/s；
50.第三预设厚度的取值范围为40nm～70nm，具体可以为45nm或50nm；
51.第一预设浓度大于或等于0.1mm(mmol/l，毫摩尔每升)，具体可以为1mm或1.5mm；
52.巯基酸溶液中巯基酸的碳链长度的取值范围为3～15，具体可以为8、11或13；
53.第二预设时长大于或等于30min，具体可以为24h；
54.第二预设浓度大于或等于1mm、1.5mm或2nm；
55.预设生物分子可以为蛋白质、核酸片段、多肽分子、组织切片、细胞等，具体可以为牛血清白蛋白；
56.预设直径大于或等于10um(微米)，具体可以为50um或100um；
57.预设形状可以为圆形或类圆形，例如，椭圆形。
58.在应用中，进样池设置于微阵列芯片的金属表面所在的一侧，以使得在进样池中通入样品时，入射光在样品与金属表面之间的界面处发生内反射，同时在界面处激发倏逝波并实现光能量的转移，使得经由界面处反射得到的反射光的强度相对于入射光急剧衰减。标准样品可以是去离子水，待测样品可以是由去离子水和甘油混合而成的甘油溶液，甘
油溶液中甘油的质量分数的取值范围为0.25％～1％，具体可以为0.2％、0.5％或1％。
59.在一个具体实施例中，微阵列芯片的制备方法为：
60.通过体积比为1:4的乙醇-乙醚混合液对玻璃基底进行2h的超声波清洗，以清洁玻璃基底的表面；
61.将玻璃基底放入电子束蒸镀仪器中并抽真空，以使电子束蒸镀仪器中的气压值降低至10-6
mtorr；
62.以0.1nm/s的速率在玻璃基底的表面分别蒸镀2.5nm的铬作为粘附层、2nm的硫化锌作为粘附增强层；
63.以0.01nm/s的速率在玻璃基底的表面蒸镀45nm的金作为用于激发表面等离子共振的金属表面；
64.将玻璃基底在1mm且碳链长度为11的巯基酸溶液中浸泡24h，以形成单分子自组装层；
65.采用生物分子点样仪在玻璃基底的表面点样形成1mm的牛血清白蛋白微阵列，获得微阵列芯片，微阵列芯片的每个样点为直径为100um的圆形。
66.在另一个具体实施例中，微阵列芯片的制备方法为：
67.通过体积比为1:2的乙醇-乙醚混合液对玻璃基底进行30min的超声波清洗，以清洁玻璃基底的表面；
68.将玻璃基底放入电子束蒸镀仪器中并抽真空，以使电子束蒸镀仪器中的气压值降低至10-5
mtorr；
69.以0.03nm/s的速率在玻璃基底的表面分别蒸镀1.5nm的铬作为粘附层、1nm的硫化锌作为粘附增强层；
70.以0.03nm/s的速率在玻璃基底的表面蒸镀50nm的金作为用于激发表面等离子共振的金属表面；
71.将玻璃基底在1.5mm且碳链长度为8的巯基酸溶液中浸泡24h，以形成单分子自组装层；
72.采用生物分子点样仪在玻璃基底的表面点样形成1.5mm的牛血清白蛋白微阵列，获得微阵列芯片，微阵列芯片的每个样点为直径为50um的圆形。
73.在又一个具体实施例中，微阵列芯片的制备方法为：
74.通过体积比为1:10的乙醇-乙醚混合液对玻璃基底进行4h的超声波清洗，以清洁玻璃基底的表面；
75.将玻璃基底放入电子束蒸镀仪器中并抽真空，以使电子束蒸镀仪器中的气压值降低至10-7
mtorr；
76.以0.01nm/s的速率在玻璃基底的表面分别蒸镀1.5nm的铬作为粘附层、3nm的硫化锌作为粘附增强层；
77.以0.08nm/s的速率在玻璃基底的表面蒸镀50nm的金作为用于激发表面等离子共振的金属表面；
78.将玻璃基底在2mm的碳链长度为13的巯基酸溶液中浸泡24h，以形成单分子自组装层；
79.采用生物分子点样仪在玻璃基底的表面点样形成2mm的牛血清白蛋白微阵列，获
得微阵列芯片，微阵列芯片的每个样点为直径为100um的圆形。
80.如图1或2所示，在一个实施例中，进样系统还包括三通阀32、进样泵33和废液瓶34；
81.标准样品经由三通阀32的第一选通端321进入三通阀32或待测样品经由三通阀32的第二选通端322进入三通阀32后，先经由管道331进入进样泵33，再经由进样池31的进样口进入进样池31，待第一阵列探测器41完成表面等离子共振成像后，经由进样池31的出样口进入废液瓶34被回收。
82.在应用中，三通阀可以是由用户手动控制的手动阀，也可以是与控制系统电连接，由控制系统控制的电控阀。控制系统通过在同一时刻控制三通阀的两个选通端中的一个开启，将标准样本或待测样品输入进样池。管道可以根据实际需要进行设置，例如，聚乙烯(polyethylene of raised temperature resistance，pe)管道。进样泵可以是由用户手动控制的手动泵，可以是与控制系统电连接，由控制系统控制的电控泵，其具体类型可以根据实际需要进行设置，例如，柱塞泵。在进样池中通入标准样品或待测样品的持续时长可以根据实际需要进行设置，例如，大于或等于50s。
83.如图1所示，在一个实施例中，成像系统还包括分束镜42和第二阵列探测器43；
84.控制系统还与第二阵列探测器43电连接；
85.所有样点反射的反射光经由分束镜42分束为第一反射光和第二反射光后，分别出射至第一阵列探测器41和第二阵列探测器43；
86.控制系统5具体用于：
87.控制第一电机12驱动角度调制部件13运动，以调节远心光源11产生的入射光的远心角度；
88.通过第二阵列探测器43获取微阵列芯片22的第一图像；
89.获取第一图像中所有像素点的强度的均方差和平均强度的比值；
90.当比值不等于预设阈值时，返回控制第一电机12驱动角度调制部件13运动，直到比值等于预设阈值时为止，比值等于预设阈值时位于微阵列芯片22的所有样点处的入射光的强度相等。
91.在应用中，控制系统每次调节远心角度之后，都计算一次第一图像中所有像素点的强度的均方差和平均强度的比值，然后判断该比值是否等于预设阈值，若是则停止调节远心角度，否则继续调节远心角度，直到该比值是否等于预设阈值时为止。预设阈值可以根据实际需要设置为该比值所能到达的最小值或略大于该最小值，最小值的确定方法可以为当反复调节远心角度之后无法使得该比值更小时，即可认为该比值已经是最小值。
92.在应用中，分束镜可以通过任意具有分束功能的光学器件实现，其分光比可以根据实际需要进行选择，例如，分束镜可以是半透半反镜，当透射光入射至第一阵列探测器，反射光入射至第二阵列探测器时，半透半反镜对波长为660nm的入射光的透反比为可以为50％：50％，对波长为450nm的入射光的透反比可以为60％：40％，对波长为980nm的入射光的透反比可以为70％：30％；当透射光入射至第二阵列探测器，反射光入射至第一阵列探测器时，半透半反镜对波长为660nm的入射光的透反比为可以为50％：50％，对波长为450nm的入射光的透反比可以为40％：60％，对波长为980nm的入射光的透反比可以为30％：70％，也即入射至第一阵列探测器的光束比例应当大于或等于入射至第二阵列探测器的光束比例，
以提高表面等离子共振成像的精度。
93.在应用中，第一阵列探测器和第二阵列探测器可以通过光电二极管、光电三极管、光电倍增管等光电转换器件实现，例如，电荷耦合器件(charge-coupled device，ccd)传感器或互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，cmos)传感器。第一阵列探测器和第二阵列探测器中每个像素的尺寸可以根据实际需要进行选择，例如，第一阵列探测器中每个像素的尺寸大于或等于10um
×
10um，具体可以为30um
×
30um、50um
×
50um或100um
×
100um；第二阵列探测器中每个像素的尺寸小于或等于10um，具体可以为具体可以为3um
×
3m、5um
×
5um或10um
×
10um。
94.如图1所示，在一个实施例中，成像系统还包括第二电机44，第一阵列探测器41与第二电机44机械连接；
95.控制系统5还用于控制第二电机44调节第一阵列探测器41的接收面的位置，使第一阵列探测器41的接收面接收到所有样点反射的反射光。
96.在应用中，受到数据处理方法的限制，所述所有样点内反射光强度不均匀会降低测量图像的对比度，导致无法通过软件算法在图像中找到微阵列内每一个样点的准确区域，而需采用凭借经验的人工找点方法，不但依赖于上位机等用于安装非实时操作系统的大型设备，增加了运算时间和经济成本，而且操作复杂，准确度低，难以应用于准确快速的检测场景。因此，通过控制系统控制第二电机调节第一阵列探测器的位置，以使第一阵列探测器接收到所有样点反射的反射光，无需采用凭借经验的人工找点方法，降低了运算时间和经济成本，而且操作简便，准确度高，可以满足快速检测的需求。
97.在应用中，成像系统和检测系统之间的位置相对固定，以使得反射光的反射角度为锐角能够被第一阵列探测器的接收面全部接收，反射角度可以为任意锐角，例如，53
°
、65
°
或79
°
。具体地，光源系统、检测系统和成像系统三者之间的位置相对固定，以使得入射光的入射角度和反射光的反射角度相等，第一阵列探测器的接收面的法线与耦合器的底面的法线之间的夹角等于反射角度。
98.在应用中，第二电机为二自由度电机，用于驱动第一阵列探测器的接收面在该接收面内的两个相互垂直的方向上移动。第二电机可以根据实际需要选择任意类型的微型电机，例如，微型直流伺服电机。第二电机的位移精度可以根据实际需要进行设置，例如，小于或等于10um。
99.在应用中，控制系统可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等，例如，芯片型号为stm32f407或stm32f103的控制卡。控制系统可以通过任意的有线通信方式与其他各部件通信连接，咯如，通过串行接口与第一电机和第二电机通信连接，通过串行总线与第一阵列探测器和第二阵列探测器通信连接。
100.如图1所示，在一个实施例中，光源系统还包括设置于远心光源11的第一温度控制器14，第一温度控制器14用于控制远心光源11的温度；
101.进样系统还包括设置于进样池31的第二温度控制器35，第二温度控制器35用于控
制进样池31的温度。
102.在应用中，第一温度控制器和第二温度控制器可以通过任意具有加热和制冷功能的器件实现，例如，可以通过热电偶、控制电路、制冷片和散热风扇等来实现，其中热电偶可以等效替换为电热丝。
103.基于图1所示的表面等离子共振成像装置的结构，如图1或图3所示，在一个实施例中，控制系统5具体用于：
104.通过第二阵列探测器43获取所有样点的第二图像(如图3(b)所示)；
105.获取所有样点的制备效果图(如图3(a)所示)；
106.根据第二图像和制备效果图，在第二图像中标定所述所有样点；
107.根据标定结果，获得所有样点在第二阵列探测器43的接收面的位置(如图3(c)所示)；
108.通过第一阵列探测器41获取所有样点的第三图像；
109.根据第三图像，获得所有样点在第一阵列探测器41的接收面的位置；
110.获取所有样点在第一阵列探测器41的接收面的位置与在第二阵列43的接收面的位置之间位置差值；
111.根据位置差值，控制第二电机44调节第一阵列探测器41的接收面的位置，使第一阵列探测器41的接收面接收到所有样点反射的反射光。
112.在应用中，制备效果图是通过前述制备方法制备得到的微阵列芯片的打印效果图，制备效果图中至少应当包括所有样点，还可以包括位于所有样点所在区域四周的边距区域，边距区域的起始点、截止点、横边距和纵边距可以根据实际需要进行设置。通过将所有样点在第二图像中的位置由图像坐标系转换到第二阵列探测器坐标系，即可得到所有样点在第二阵列探测器的接收面的位置；通过将所有样点在第三图像中的位置由图像坐标系转换到第一阵列探测器坐标系，即可得到所有样点在第一阵列探测器的接收面的位置；通过将位置差值由第一阵列探测器坐标系转换到第二电机坐标系，即可控制第二电机根据该位置差值调节第一阵列探测器的接收面的位置，使第一阵列探测器的接收面最终可以接收到所有样点反射的反射光。
113.基于图1所示的表面等离子共振成像装置的结构，在一个实施例中，如图1或图3所示，控制系统5具体用于：
114.在进样池31中通入标准样品后，通过第二阵列探测器43获取微阵列芯片22的第二图像；
115.获取制备效果图的四个设计参数，四个设计参数包括制备效果图的起始点的坐标、截止点的坐标、所有样点中距离起始点最近的角点与起始点的横坐标之差offsetx以及角点与起始点的纵坐标之差offsety；
116.根据第二图像、制备效果图和四个设计参数，获得第二图像与效果图之间的压缩比以及所有样点在制备效果图中的坐标；
117.根据角点与起始点的横坐标之差offsetx、角点与起始点的纵坐标之差offsety、压缩比以及所有样点在制备效果图中的坐标，获得所有样点在第二图像中的坐标，以在第二图像中标定所有样点。
118.在应用中，通过将三通阀切换至第一选通端，可以在进样池中通入标准样品，标准
样品可以是去离子水。压缩比包括制备效果图与第二图像在横坐标方向上的长度的比值以及制备效果图与第二图像在纵坐标方向上的宽度的比值。
119.在一个实施例，任一样点在第二图像中的坐标的表达式为：
[0120][0121]
其中，(x,y)为任一样点在第二图像中的坐标，(a,b)为该任一样点在制备效果图中的坐标，offsetx为角点与起始点的横坐标之差、offsety为角点与起始点的纵坐标之差，ratex为制备效果图与第二图像在横坐标方向上的长度的比值，ratey为制备效果图与第二图像在纵坐标方向上的宽度的比值。
[0122]
基于图1所示的表面等离子共振成像装置的结构，在一个实施例中，控制系统具体用于：
[0123]
在第二图像中标定所有样点之后，获取所有样点的重心在第二图像中的坐标；
[0124]
将所有样点在第二图像中的坐标替换为相应的重心的坐标，获得修正后的所有样点在第二图像中的坐标。
[0125]
在应用中，在第二图像中标定得到的所有样点可能与第二图像中的实际所有样点无法完全吻合，因此，需要对标定得到的坐标进行自动校准。在理想情况下，标定后的所有样点与实际所有样点重合，样点所在区域内为白色，样点的重心与圆心重合。当标定效果不理想时，样点的重心与圆心之间的差值代表应该修正的方向。此时，用样点的重心坐标替换圆心坐标便可得到修正后的样点的坐标。样点的重心计算公式如下：
[0126][0127][0128][0129][0130][0131]
其中，(xc,yc)表示样点的重心坐标，m
00
表示第二图像v的零阶距，m
10
和m
01
表示第二图像v的一阶矩，v(i,j)表示第二图像v中坐标为(i,j)的像素点的灰度值，i为第二图像v中像素点的最大横坐标，j为第二图像v中像素点的最大纵坐标。
[0132]
在应用中，在进行自动校准后，可以使用所有样点内白色像素点的数量与该所有样点内所有像素点数量的比值，来衡量样点的定位准确度。
[0133]
图3(c)中示例性的示出了第一阵列探测器中每个像素的尺寸为100um
×
100um、第二阵列探测器中每个像素的尺寸为10um
×
10um时，第二图像的校准结果示意图。
[0134]
图4中示例性的示出了第一阵列探测器中每个像素的尺寸为50um
×
50um、第二阵列探测器中每个像素的尺寸为5um
×
5um时，第二图像的校准结果示意图。
[0135]
图5中示例性的示出了第一阵列探测器中每个像素的尺寸为30um
×
30um、第二阵列探测器中每个像素的尺寸为3um
×
3um时，第二图像的校准结果示意图。
[0136]
基于图1所示的表面等离子共振成像装置的结构，在一个实施例中，控制系统5还用于：
[0137]
将第一阵列探测器41的灵敏度系数调节为预设灵敏度系数；
[0138]
调节第一阵列探测器41的偏置；
[0139]
通过第一阵列探测器41获取所有样点的第四图像；
[0140]
当所有样点在第四图像中对应的像素值不都为0时，返回调节第一阵列探测器41的偏置，直到所有样点在第四图像中对应的像素值都为0时为止。
[0141]
在应用中，为了提高第一阵列探测器的灵敏度，需要对其灵敏度系数进行调节，预设灵敏度系数可以根据实际需要进行设置，例如，0.00292、0.00298或0.00583。在调节第一阵列探测器的偏置之后，通过第一阵列探测器获取所有样点的第四图像，并检测所有样点在第四图像中对应的像素值是否都为0，若是则停止调节偏置完成对偏置的校准，若否则再次调节第一阵列探测器的偏置，并通过第一阵列探测器获取所有样点的第四图像，检测所有样点在第四图像中对应的像素值是否都为0，如此循环往复，直到所有样点在第四图像中对应的像素值是否都为0时为止。
[0142]
基于图1所示的表面等离子共振成像装置的结构，在一个实施例中，控制系统5还用于：
[0143]
在预设进样过程中的预设时刻，通过第一阵列探测器41获取所有样点的第五图像，其中，预设进样过程为：在进样池21中通入标准样品第三预设时长后，在进样池31中通入预设质量分数的待测样品第四预设时长，再在进样池31中通入标准样品第五预设时长，预设时刻为在进样池31中通入待测样品第六预设时长的时刻，第六预设时长小于第四预设时长；
[0144]
根据第五图像，获取待测样品的折射率。
[0145]
在应用中，标准样品可以为去离子水，待测样品可以为甘油溶液，预设进样过程中的各预设参数可以根据实际需要进行设置，例如：
[0146]
第三预设时长的取值范围为大于或等于50s，具体可以为50s、200s或300s；
[0147]
预设质量分数取值范围为0.25％～1％，具体可以为0.25％、0.5％或1％。
[0148]
第四预设时长的取值范围为大于或等于50s，具体可以为100s、200s或300s，对应的，第六预设时长具体可以为50s、100s或150s；
[0149]
第五预设时长的取值范围为大于或等于50s，具体可以为50s、100s或300s。
[0150]
在一个具体实施例中，预设进样过程为：
[0151]
将三通阀32切换至第一选通端321，在进样池21中通入去离子水200s后，将三通阀32切换至第二选通端322，在进样池31中通入0.5％的甘油溶液200s，再将三通阀32切换至第一选通端321，在进样池31中通入去离子水200s，在进样池31中通入甘油溶液100s的时刻，通过第一阵列探测器41获取所有样点的第五图像；
[0152]
图6中示例性的示出了基于本实施例获取的待测样品的折射率的示意图。
[0153]
在另一个具体实施例中，预设进样过程为：
[0154]
将三通阀32切换至第一选通端321，在进样池21中通入去离子水50s后，将三通阀32切换至第二选通端322，在进样池31中通入0.5％的甘油溶液100s，再将三通阀32切换至第一选通端321，在进样池31中通入去离子水100s，在进样池31中通入甘油溶液50s的时刻，通过第一阵列探测器41获取所有样点的第五图像；
[0155]
图7中示例性的示出了基于本实施例获取的待测样品的折射率的示意图。
[0156]
在又一个具体实施例中，预设进样过程为：
[0157]
将三通阀32切换至第一选通端321，在进样池21中通入去离子水300s后，将三通阀32切换至第二选通端322，在进样池31中通入0.25％的甘油溶液300s，再将三通阀32切换至第一选通端321，在进样池31中通入去离子水300s，在进样池31中通入甘油溶液150s的时刻，通过第一阵列探测器41获取所有样点的第五图像；
[0158]
图8中示例性的示出了基于本实施例获取的待测样品的折射率的示意图。
[0159]
本技术实施例提供的表面等离子共振成像装置，可以使位于微阵列芯片的所有样点处的入射光的强度相等，无需进行标准样品校准或标准光强校准等测量步骤，同时也降低了操作复杂度和检测所需时间，可以满足快速检测需求；
[0160]
通过控制系统控制第二电机调节第一阵列探测器的位置，以使第一阵列探测器接收到所有样点反射的反射光，无需采用凭借经验的人工找点方法，降低了运算时间和经济成本，而且操作简便，准确度高，可以满足快速检测需求。
[0161]
如图9所示，在一个实施例中，本技术实施例提供的控制系统5包括：至少一个处理器51(图9中仅示出一个处理器)、存储器52以及存储在存储器52中并可在至少一个处理器51上运行的计算机程序53，处理器51执行计算机程序53时实现上述实施例中的表面等离子共振成像方法，该方法包括如下步骤：
[0162]
步骤s1、控制第一电机驱动角度调制部件运动，以调节远心光源产生的入射光的远心角度，使位于微阵列芯片的所有样点处的入射光的强度相等。
[0163]
在一个实施例中，步骤s1包括：
[0164]
步骤s11、控制第一电机驱动角度调制部件运动，以调节远心光源产生的入射光的远心角度；
[0165]
步骤s12、通过第二阵列探测器获取微阵列芯片的所有样点的第一图像；
[0166]
步骤s13、获取第一图像中所有像素点的强度的均方差和平均强度的比值；
[0167]
步骤s14、当比值不等于预设阈值时，返回控制第一电机驱动角度调制部件运动，直到比值等于预设阈值时为止，比值等于预设阈值时位于微阵列芯片的所有样点处的入射光的强度相等。
[0168]
在一个实施例中，表面等离子共振成像方法还包括：
[0169]
步骤s2、控制第二电机调节第一阵列探测器的接收面的位置，使第一阵列探测器的接收面接收到所有样点反射的反射光。
[0170]
在一个实施例中，步骤s2包括：
[0171]
步骤s21、通过第二阵列探测器获取所有样点的第二图像；
[0172]
步骤s22、获取所有样点的制备效果图；
[0173]
步骤s23、根据第二图像和制备效果图，在第二图像中标定所有样点；
[0174]
步骤s24、根据标定结果，获得所有样点在第二阵列探测器的接收面的位置；
[0175]
步骤s25、通过第一阵列探测器获取所有样点的第三图像；
[0176]
步骤s26、根据第三图像，获得所有样点在第一阵列探测器的接收面的位置；
[0177]
步骤s27、获取所有样点在第一阵列探测器的接收面的位置与在第二阵列探测器的接收面的位置之间位置差值；
[0178]
步骤s28、根据位置差值，控制第二电机调节第一阵列探测器的接收面的位置，使第一阵列探测器的接收面接收到所有样点反射的反射光。
[0179]
在一个实施例中，步骤s21包括：
[0180]
步骤s211、在进样池中通入标准样品后，通过第二阵列探测器获取所有样点的第二图像；
[0181]
步骤s23包括：
[0182]
步骤s231、获取微阵列芯片的所有样点的制备效果图的四个设计参数，四个设计参数包括制备效果图的起始点的坐标、截止点的坐标、所有样点中距离起始点最近的角点与起始点的横坐标之差以及角点与起始点的纵坐标之差；
[0183]
步骤s232、根据第二图像、制备效果图和四个设计参数，获得第二图像与效果图之间的压缩比以及所有样点在制备效果图中的坐标；
[0184]
步骤s233、根据角点与起始点的横坐标之差、角点与起始点的纵坐标之差、压缩比以及所有样点在制备效果图中的坐标，获得所有样点在第二图像中的坐标，以在第二图像中标定所有样点。
[0185]
在一个实施例中，步骤s23之后，包括：
[0186]
步骤s24、获取所有样点的重心在第二图像中的坐标；
[0187]
步骤s25、将所有样点在第二图像中的坐标替换为相应的重心的坐标，获得修正后的所有样点在第二图像中的坐标。
[0188]
在一个实施例中，表面等离子共振成像方法还包括：
[0189]
步骤s3、将第一阵列探测器的灵敏度系数调节为预设灵敏度系数；
[0190]
步骤s4、调节第一阵列探测器的偏置；
[0191]
步骤s5、通过第一阵列探测器获取所有样点的第四图像；
[0192]
步骤s6、当所有样点在第四图像中对应的像素值不都为0时，返回调节第一阵列探测器的偏置，直到所有样点在第四图像中对应的像素值都为0时为止。
[0193]
在一个实施例中，表面等离子共振成像方法还包括：
[0194]
步骤s7、在预设进样过程中的预设时刻，通过第一阵列探测器获取所有样点的第五图像，其中，预设进样过程为：在进样池中通入标准样品第三预设时长后，在进样池中通入预设质量分数的待测样品第四预设时长，再在进样池中通入标准样品第五预设时长，预设时刻为在进样池中通入待测样品第六预设时长的时刻，第六预设时长小于第四预设时长；
[0195]
步骤s8、根据第五图像，获取待测样品的折射率。
[0196]
需要说明的是，上述步骤的执行过程，由于与本技术的表面等离子共振成像装置实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见表面等离子共振成像装置实施例部分，此处不再赘述。
[0197]
在应用中，存储器在一些实施例中可以是终端设备的内部存储单元，例如终端设备的硬盘或内存。存储器在另一些实施例中也可以是终端设备的外部存储设备，例如终端设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)，安全数字(secure digital，sd)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，存储器还可以既包括终端设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器用于存储操作系统、应用程序、引导装载程序(bootloader)、数据以及其他程序等，例如计算机程序的程序代码等。存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
[0198]
本领域技术人员可以理解，上述实施例仅仅是表面等离子共振成像装置的举例，并不构成对表面等离子共振成像装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如还可以包括输入输出设备、网络接入设备、计时器等。输入输出设备可以包括前述人机交互器件，还可以包括显示屏，用于显示终端设备的工作参数。网络接入设备可以包括通信模块，用于终端设备与用户终端进行通信。
[0199]
在应用中，显示屏可以为薄膜晶体管液晶显示屏(thin film transistor liquid crystal display，tft-lcd)、液晶显示屏(liquid crystal display，lcd)、有机电激光显示屏(organic electroluminesence display，oled)、量子点发光二极管(quantum dot light emitting diodes，qled)显示屏，七段或八段数码管等。
[0200]
在应用中，通信模块可以根据实际需要设置为任意能够与客户端直接或间接进行远距离有线或无线通信的器件，例如，通信模块可以提供应用在网络设备上的包括无线局域网(wireless localarea networks，wlan)(如wi-fi网络)，蓝牙，zigbee，移动通信网络，全球导航卫星系统(global navigation satellite system，gnss)，调频(frequency modulation，fm)，近距离无线通信技术(near field communication，nfc)，红外技术(infrared，ir)等通信的解决方案。通信模块可以包括天线，天线可以只有一个阵元，也可以是包括多个阵元的天线阵列。通信模块可以通过天线接收电磁波，将电磁波信号调频以及滤波处理，将处理后的信号发送到处理器。通信模块还可以从处理器接收待发送的信号，对其进行调频、放大，经天线转为电磁波辐射出去。
[0201]
需要说明的是，上述装置/模块之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本技术方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。
[0202]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中，上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。另外，各功能模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。上述系统中模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0203]
本技术实施例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存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现可实现上述表面等离子共振成像方法实施例中的步骤。
[0204]
本技术实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在控制系统上运行时，可实现上述表面等离子共振成像方法实施例中的步骤。
[0205]
所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到拍照终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如u盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。
[0206]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0207]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。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技术的范围。
[0208]
在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0209]
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
[0210]
以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。