報告之後：利用標準品做出更精確的光譜儀

0317033 謝明修

前情回顧：Final presentation imageJ簡介與應用

經過上次的報告之後，發現最大的問題是，沒有辦法將光譜準確的對應到波長。另外，如果直接用pixel插成波長，可能會導致失真，尤禎祥老師建議轉換成能量去做處理後，再轉換回波長，看能不能夠把波長校正回來。所以期末考完後，便慢慢著手進行修改，目前看起來結果還不錯，比原本的好多了！

一、加強手機光譜儀

為了固定每個光譜在圖片的位置是統一的，所以我把自製光譜儀黏上我的手機保護殼上，方便在後面處理。

二、已知波長的標準品測量

接下來，先拍攝三種已知波長標準品的樣本，分別是和生科系系辦借到的LIFE NO.3101紅光雷射筆(660nm)、尤禎祥老師提供的soease綠光雷射筆(532nm)和藍光DVD讀寫頭(405nm)。 註：除綠色雷射筆波長資訊從盒子上得到外，其他波長是從網路上得到的

三、imageJ前處理

先把所有樣品一次開啟後，imageJ>Image>Stacks>Images to stack 進行疊圖

之後用直線選取工具，選在同一個地方。並且把所有圖片，包括標準品和樣品都>Analyze>Plot profile後，資訊都存下來。（可惜有些樣品還是位置會跑掉）

四、以matlab處理數據並繪圖

用兩種方式，一種是用倒數波長去處理的；一種是直接用波長和pixel去處理。

1.用倒數處理

    		WL405=importdata('D:\Desktop\計生實驗new final\value\紫光1.txt'); %匯入txt檔案
		WL532=importdata('D:\Desktop\計生實驗new final\value\綠光.txt'); %匯入txt檔案
		WL660=importdata('D:\Desktop\計生實驗new final\value\紅光.txt'); %匯入txt檔案
		[MAX_PIXEL_WL405 MAX_PIXEL_WL405INDEX]=max(WL405.data(:,2)); %找peak的pixel落在哪
		[MAX_PIXEL_WL532 MAX_PIXEL_WL532INDEX]=max(WL532.data(:,2));
		[MAX_PIXEL_WL660 MAX_PIXEL_WL660INDEX]=max(WL660.data(:,2));
		BG_interval=(MAX_PIXEL_WL532INDEX)-(MAX_PIXEL_WL405INDEX); %算出標準品中間的pixel差值
		RG_interval=(MAX_PIXEL_WL660INDEX)-(MAX_PIXEL_WL532INDEX);

		%把X軸用倒數處理標準品，中間用pixel數插值 
		X=[1/405+((1/405-1/532)*(MAX_PIXEL_WL405INDEX-1)/BG_interval):-(1/405-1/532)/BG_interval:1/405+((1/405-1/532)/BG_interval)
          	1/405:-(1/405-1/532)/BG_interval:1/532
             1/532-(1/532-1/660)/RG_interval:-(1/532-1/660)/RG_interval:1/660 
              1/660-(1/532-1/660)/RG_interval:-(1/532-1/660)/RG_interval:1/660-(1/532-1/660)*(length(WL660.data)-MAX_PIXEL_WL660INDEX)/RG_interval];
              
		NEW_X=1./X; %變回原本的波長

		SAMPLE=importdata('D:\Desktop\計生實驗new final\value\Values.txt'); %匯入txt檔案
		MAXdata=max(SAMPLE.data(:,2)); %抓出data亮度的最大值
		Y=SAMPLE.data(:,2)./MAXdata; %把Y變數設定為只有data的第二列（亮度部分）除以最大值以Normorlize
		plot(NEW_X,Y)
		xlabel('Wavelength(nm)')
		ylabel('Relative intensity')
		title('Visible spectrum of ')

2.用波長直接去處理 (其實只差在X軸)

    		WL405=importdata('D:\Desktop\計生實驗new final\value\紫光1.txt'); %匯入txt檔案
		WL532=importdata('D:\Desktop\計生實驗new final\value\綠光.txt'); %匯入txt檔案
		WL660=importdata('D:\Desktop\計生實驗new final\value\紅光.txt'); %匯入txt檔案
		[MAX_PIXEL_WL405 MAX_PIXEL_WL405INDEX]=max(WL405.data(:,2)); %找最大的pixel落在哪
		[MAX_PIXEL_WL532 MAX_PIXEL_WL532INDEX]=max(WL532.data(:,2));
		[MAX_PIXEL_WL660 MAX_PIXEL_WL660INDEX]=max(WL660.data(:,2));
		BG_interval=(MAX_PIXEL_WL532INDEX)-(MAX_PIXEL_WL405INDEX); %算出中間pixel的差值
		RG_interval=(MAX_PIXEL_WL660INDEX)-(MAX_PIXEL_WL532INDEX);

		X=[405-((532-405)*(MAX_PIXEL_WL405INDEX-1)/BG_interval):(532-405)/BG_interval:405-((532-405)/BG_interval) 
        405:(532-405)/BG_interval:532
        532+((660-532)/RG_interval):(660-532)/RG_interval:660
         660+((660-532)/RG_interval):(660-532)/RG_interval:660+(660-532)*(length(WL660.data)-MAX_PIXEL_WL660INDEX)/RG_interval];

		SAMPLE=importdata('D:\Desktop\計生實驗new final\value\Values.txt'); %匯入txt檔案
		MAXdata=max(SAMPLE.data(:,2)); %抓出data亮度的最大值
		Y=SAMPLE.data(:,2)./MAXdata; %把Y變數設定為只有data的第二列（亮度部分）除以最大值以Normorlize
		plot(X,Y)
		xlabel('Wavelength(nm)')
		ylabel('Relative intensity')
		title('Visible spectrum of ')

五、結果

標準品的重新輸出

紅色雷射筆 660nm

綠色雷射筆 532nm

藍光DVD發射頭 405nm

我的檯燈(Flourscent lamp)

直接用波長處理的：

網路上找到的：

韋勳的檯燈(LED)

直接用波長處理的：

網路上找到的：

八舍外面的高壓鈉燈

直接用波長處理的：

疊圖，藍色的是直接用波長處理的，紅色的是用倒數做處理，和網路上找到的光譜圖對照後可發現，直接用波長處理比較符合。

網路上找到的：

六、Filter的使用

報告時，曲在雯老師建議，可以加high pass filter，讓peak看起來更明顯，在這裡，我使用signal processing toolbox中的Butterworth filter處理。

Code如下，
[b,a]=butter(Filter order, cutting frequency)

    [b,a]=butter(2, 0.09);
    output=filtfilt(b,a,Y);
    plot(X,output)
    

Filter order和cutting frequency是自己試出來的，看起來能消除最多雜peak的數字...，讓我們看一下高壓鈉燈的結果（紅色），藍色為原圖

七、討論及後記