[发明专利]一种CCD自适应积分时间与频谱可视化系统有效

专利信息
申请号: 201910443790.3 申请日: 2019-05-27
公开(公告)号: CN110213509B 公开(公告)日: 2021-05-18
发明(设计)人: 徐志江;邵祥兵;张江鑫;卢为党;吴涛 申请(专利权)人: 浙江工业大学
主分类号: H04N5/353 分类号: H04N5/353;H04L29/06
代理公司: 杭州斯可睿专利事务所有限公司 33241 代理人: 王利强
地址: 310014 浙江省*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 一种 ccd 自适应 积分 时间 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λk,第k个像素点的零漂为Vd,k,像素点的最大饱和输出电压为Vsat,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ti

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

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

4)对Vk(ti)作归一化处理,得到相对电压值,也即RVk(ti)=Vk(ti)/Vsat

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RVi为第i次积分时间N个相对电压值中的最大值,也即RVi=maxkRVk(ti),根据RVi落在哪个区间,得到下一次测量的积分时间ti+1,也即

式中,在这里,假定了RVi=1/2时的ti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RVi∈[1/4,3/4]时,如果i≥1,并且RVi-1在非线性区间[0,1/8),更新比例系数C1

C1=C1+μ(RVi-1/2)

如果RVi-1在非线性区间(7/8,1],更新比例系数C2

C2=C2+μ(RVi-1/2)

式中,μ为学习速率,这里取μ=0.1;

同时,积分时间为ti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RVi∈[1/8,1/4)和RVi∈(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RVi∈[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RVi∈(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。

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