[发明专利]一种CCD自适应积分时间与频谱可视化系统

权利要求书

1.一种CCD自适应积分时间与频谱可视化系统，其特征在于：所述的CCD自适应积分时间与频谱可视化系统包括频谱分布数据采集部分、参数估计部分、文件管理部分和频谱图绘制部分，所述频谱分布数据采集部分通过智能手机的WIFI连接频谱分布采集装置，从装置中获取频谱分布数据；所述参数估计部分通过频谱数据求出相应的参数，并将其展示在ListView中；所述频谱图绘制部分基于Android开发的View类实现图形的绘制，并采用双缓冲机制加快色品图的展示，解决了可视化过程中频谱图加载缓慢和卡顿的问题；所述文件管理部分从服务端获得的频谱数据保存到SD卡中；

所述频谱分布采集装置中CCD的积分时间是由智能手机APP自适应控制的，APP对采集到的频谱分布数据进行分析，如果数据处于饱和状态，说明光源太强或者积分时间太长，需要降低积分时间；如果数据偏低，说明积分时间太短，需要增加积分时间：

记线阵CCD包含的光传感器像素点个数为N，第k个像素点对应的波长为λ_k，第k个像素点的零漂为V_d,k，像素点的最大饱和输出电压为V_sat，比例系数C₁＝C₂＝2，CCD积分时间自适应控制方法包括以下步骤：

1)令i＝0，给定一个较短的积分时间t_i；

2)向采集装置发送命令，获得积分时间为t_i、包含了零漂的每个像素点的输出电压

3)减去零漂V_d,k，得到仅与积分时间相关的频谱分布数据V_k(t_i)，也即V_k(t_i)包含了测量误差；

4)对V_k(t_i)作归一化处理，得到相对电压值，也即RV_k(t_i)＝V_k(t_i)/V_sat；

5)把归一化区间[0,1]划分为积分时间不充分区[0,1/8)、积分过饱和区(7/8,1]和线性区[1/8,7/8]，记RV_i为第i次积分时间N个相对电压值中的最大值，也即RV_i＝max_kRV_k(t_i)，根据RV_i落在哪个区间，得到下一次测量的积分时间t_i+1，也即

式中，在这里，假定了RV_i＝1/2时的t_i为最优的积分时间，因为它兼顾了积分时间和CCD的输出值；

6)当RV_i∈[1/4,3/4]时，如果i≥1，并且RV_i-1在非线性区间[0,1/8)，更新比例系数C₁，

C₁＝C₁+μ(RV_i-1/2)

如果RV_i-1在非线性区间(7/8,1]，更新比例系数C₂，

C₂＝C₂+μ(RV_i-1/2)

式中，μ为学习速率，这里取μ＝0.1；

同时，积分时间为t_i时获得的光谱分布数据在合理的范围内，跳出循环，结束；

7)当RV_i∈[1/8,1/4)和RV_i∈(3/4,7/8]时，虽然在线性区间内，但与最优积分时间相比，相差比较大，因此以最优积分时间为基准、线性增加或减少积分时间；当RV_i∈[0,1/8)时，积分时间明显不足，以C₁倍的线性比增加积分时间；当RV_i∈(7/8,1]时，积分时间明显太长，以C₂倍的线性比减少积分时间，跳到步骤2)继续下次测量。