[发明专利]一种CCD自适应积分时间与频谱可视化系统

说明书

一种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，利用WIFI，采用TCP协议与频谱分布数据采集装置交互，频谱分布数据的获取、处理、保存和可视化显示。在光源强度未知的条件下，给出的控制CCD曝光时间的自适应积分时间算法，既使得CCD具有充分的曝光时间，又不致其处于饱和状态；APP采用了双缓冲机制解决可视化过程中频谱图加载缓慢和卡顿的现象。本发明提供的自适应积分时间和双缓冲机制，不仅使得检测到的频谱数据更加合理，还显著提高了用户体验性。

技术领域

本发明涉及一种能够进行与服务端实时通信、自适应设置CCD积分时间、进行数据传输处理与显示的频谱检测系统，属于频谱检测技术领域。

技术背景

随着现代电子技术和计算机技术的飞速发展，频谱分析技术得到了飞速发展，与常规检测方法相比，其优点是灵敏、迅速、高效、准确。目前，频谱分析技术广泛应用于冶金、地质、石油化工、医药卫生、环境保护等部门，也是军事侦察、宇宙探索、资源和水文勘察时必不可少的分析手段。

一套完整的频谱分析系统主要由两部分组成，一是采集频谱分布数据的装置，另一个是用专业处理软件按照某些算法对采集到的频谱信息进行处理。随着现代社会技术的不断发展，拥有智能、便携方便、友好用户交互的平台及设备已经成为未来科技发展的需求。随着“互联网+”的到来，移动智能终端设备也在高速发展，在移动智能终端设备上建立一套完整的频谱分析系统已经成为频谱分析技术发展的主流趋势。

经对现有文件的检索，查找到中国专利申请号CN201511031769，名称为“一种光谱检测系统及其采用无线数据连接的光谱检测仪”。该发明提供了一种采用无线技术连接的光谱检测仪。该光谱检测仪存在以下几种缺陷：一是未能实现自动设置CCD感光元件的曝光时间，这样如若曝光时间不合理，则得到的数据存在较大误差；二是未能实现频谱图的绘制，不利于数据的可视化分析；三是未能解决数据和频谱图显示过程中可能会出现的延迟卡顿线性，人机交互体验差。专利申请号为“CN200310124752.0”，名称为“线阵CCD光积分时间自适应控制方法及装置”。该设计提供了通过线性估算得到CCD光积分时间的自适应控制方法，该方法的最大不足之处是：CCD的输出与积分时间之间不是完全线性的，并且当积分时间不充分或者过饱和时，与理想线性值之间的相对误差非常大。如果在CCD感光元件的非线性区间采用线性方法会对频谱分布数据的测量带来较大误差，导致后续参数估算不可靠的问题。

发明内容

为了解决现有技术的上述不足，本发明要提供了一种基于WIFI无线数据传输的自适应调控积分时间、数据可视化的CCD频谱检测分析系统，实现了频谱分布数据的快速获取、处理和可视化显示的功能。智能手机APP软件根据频谱分布数据采集端返回的频谱分布数据自适应调整积分时间；基于Android开发的View类实现图形的绘制，采用不同离散波长下的RGB颜色分量对绘制的曲线进行填充，提高了数据的可视化分析；采用双缓冲机制解决了色品图展示过程中延迟卡顿现象，提高了人机交互的体验性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种CCD自适应积分时间与频谱可视化系统，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；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。

进一步，频谱可视化系统APP利用智能手机的WIFI，采样socket与频谱分布采集装置交互，设定装置上的IP地址为192.168.4.1，端口号为8001，当装置接收到APP下发的数据采集指令后，按照指令指定的积分时间进行频谱分布数据采集并回传数据。