CN102799752B - 频谱影像处理系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种频谱影像处理方法，包括步骤：从存储装置中导入的频谱影像的图档；设置并输入频谱影像中需要处理的目标频谱曲线的参数；设置开启或关闭处理目标频谱曲线的附加功能；根据所设置的参数以及所开启的附加功能，显示目标频谱曲线的输出范围，以及从所导入的频谱影像中读取该输出范围中目标频谱曲线的频谱数据；将所述目标频谱曲线的频谱数据输出至一个预先制定的表格中并存储于所设置的存储路径中。本发明还提供一种频谱影像处理系统，利用本发明可以方便用户不仅能查看讯号频谱影像图，也能了解实际的频谱数据。

Description

频谱影像处理系统和方法

技术领域

本发明涉及一种频谱影像处理系统和方法。

背景技术

由于计算机信息与电子技术日益发展快速，使得数字讯号无论是在通讯、控制、信息、影像或语音处理上皆有其应用的空间。然而，这些讯号往往代表着一些相关的物理现象。例如结构的振动，可由其振动讯号频谱的趋势和特征(振幅强度、功率、频率、相位...等)，观察分析出其主要产生的原因。如同一般旋转机械设备而言，其故障可透过系统的振动讯号做为设备异常的指针，其动态响应多与主轴转速及齿轮啮合有关。因此，旋转机械的偏心、动不平衡或是因装配而造成不对心等现象，在振动讯号频谱图上各有其特性可观察得知。

除了一般的常见的振动频谱外，现代光电产业发达，电磁波频谱和光频谱也是我们常见的。然而，每当手边空有讯号频谱影像图，却没有实际的频谱数值数据时，对于在分析或解读讯号特征方面，往往会有一定的难度和准确性。此外，也不能快速有效地评估出目标物的特性及问题点，进一步的，对于产品或是系统不论是在设计、异常检查、故障排除或是结构改良上都更加有帮助。例如，服务器客户针对产品的特性及实际在运送或使用过程中所遭遇的振动情形，定义仿真产品受到实际振动时的频谱规格，进而对产品结构设计或包装设计进行有效的评估与改善。但若遇到仿真试验的频谱规格只有影像图却没有实际数值时，对于在执行测试验证或分析产品质量强度上会有所困难，导致模拟实际环境振动的准确性降低。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种频谱影像处理方法，通过对频谱影像处理，快速准确且方便的取得该频谱影像的实际的频谱数值以及相关资讯。

此外，还有必要提供一种频谱影像处理系统，通过对频谱影像处理，快速准确且方便的取得该频谱影像的实际的频谱数值以及相关资讯。

一种频谱影像处理方法，应用于主机上，该方法包括：导入步骤：从存储装置中导入频谱影像的图档，并显示于用户界面的图档视区上；显示步骤：读取该频谱影像中所有颜色的索引值，并显示所有颜色及每种颜色的索引值于用户界面的颜色条视区上；第一设置步骤：通过用户界面中的参数设置视区设置并输入频谱影像中需要处理的目标频谱曲线的参数；第二设置步骤：通过该参数设置视区设置开启或关闭处理目标频谱曲线的附加功能；处理步骤：根据所设置的参数以及所开启的附加功能，显示目标频谱曲线的输出范围，以及从所导入的频谱影像中读取该输出范围中目标频谱曲线的频谱数据；输出步骤：将所述的目标频谱曲线的频谱数据输出至一个预先制定的表格中并存储于所设置的存储路径中。

一种频谱影像处理系统，运行于主机上，该系统包括：导入模块，用于从存储装置中导入频谱影像的图档，并显示于用户界面的图档视区上；显示模块，用于读取该频谱影像中所有颜色的索引值，并显示所有颜色及每种颜色的索引值于用户界面的颜色条视区上；第一设置模块，用于通过用户界面中的参数设置视区设置并输入频谱影像中需要处理的目标频谱曲线的参数；第二设置模块，用于通过该参数设置视区设置开启或关闭处理目标频谱曲线的附加功能；处理模块，用于根据所设置的参数以及所开启的附加功能，显示目标频谱曲线的输出范围，以及从所导入的频谱影像中读取该输出范围中目标频谱曲线的频谱数据；输出模块，用于将所述的目标频谱曲线的频谱数据输出至一个预先制定的表格中并存储于所设置的存储路径中。

相较于现有技术，本发明提供的频谱影像处理系统及方法，将已知的讯号频谱影像图，以快速简单且精准的方式取得其相关频谱数据及资讯，同时还提供智慧型的提示功能，避免不必要的错误，使获得的数据更加准确。提高了分析或解读讯号特征方面的准确度，且方便了用户能够快速了解讯号特征。此外，使用户能善用这些数据有效地评估出目标物的特性及问题点，进一步的，对于产品或是系统不论是在设计、异常检查、故障排除或是结构改良上都更加有帮助。

附图说明

图1是本发明频谱影像处理系统较佳实施例的运行环境示意图。

图2是本发明用户界面的较佳实施例的示意图。

图3是本发明频谱影像处理系统的较佳实施例的功能模块图。

图4是本发明频谱影像处理方法的较佳实施例的流程图。

主要元件符号说明

主机	1
		处理器	10
频谱影像处理系统	20
		存储装置	30
用户界面	40
		图档视区	401
颜色条视区	402
		参数设置视区	403
显示装置	50
		鼠标	60
导入模块	200
		显示模块	202

第一设置模块	204
		第二设置模块	206
提醒模块	208
		处理模块	210
输出模块	212

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

如图1所示，是本发明频谱影像处理系统较佳实施例的运行环境示意图。该频谱影像处理系统20运行于主机1中，所述主机1包括至少一个处理器10、存储装置30以及用户界面40。该主机1与一台显示装置50与鼠标60相连。

所述显示装置50用于显示主机1的可视化数据，例如，显示主机1的用户界面40。参阅图2所示，所述的用户界面40包括图档视区401、颜色条视区402以及参数设置视区403。所述的图档视区401用于显示频谱影像的图档；颜色条视区402用于显示图档视区401中的频谱影像的所有颜色的索引值；所述的参数设置视区403用于接收并显示用户的参数设定。应说明的是所述的图档视区401有定义好的自定义用户坐标系。例如，以图档视区401的左下角为原点，水平向右为x轴正方向，垂直向上为y轴正方向。图2中，所述的参数设置视区403仅显示了部分参数的设置。

所述的存储装置30用于存储各类数据。本较佳实施例中，所述的存储装置30中存储各种类型信号的频谱影像的图档，例如，振动频谱、电磁波频谱、光频谱等。该频谱影像的图档可以是bmp(Bitmap，位图)、png(PortableNetworkGraphicFormat，流式网络图形格式)或Gif(GraphicsInterchangeFormat，图像互换格式)等格式的图档。应说明的是，一幅频谱影像包含了振动频率值(水平x’轴)以及各信号在各个频率上的能量值(垂直y’轴)，其中频谱影像本身的坐标系为o’x’y’坐标系。所述的频谱影像图档中包括了频谱影像的各个像素RGB值以及该RGB值对应的索引值，一个RGB值对应于一种颜色。如图2所示的频谱影像图档，该频谱影像图档中还包括了频谱影像的名字、x’轴的标签以及y’轴的标签等。图中包括了三个信号的频谱曲线分别标示为“A”、“B”以及“C”。应说明的是，频谱曲线“A”的颜色为红色，频谱曲线“B”的颜色为粉红色，以及频谱曲线“C”的颜色为蓝色。

其中，频谱影像处理系统20包含一个或多个软件模块，该一个或多个软件模块是具有特定功能的软件程序段，由所述至少一个处理器10来控制，以完成对频谱影像的处理。该频谱影像处理系统20的功能将结合图2、图3及图4中进行详细描述。

如图3所示，是本发明较佳实施例中频谱影像处理系统20的功能模块图。该频谱影像处理系统20包括导入模块200、显示模块202、第一设置模块204、第二设置模块206、提醒模块208处理模块210以及输出模块212。

所述的导入模块200用于从存储装置30中导入频谱影像的图档，并显示所导入的频谱影像于用户界面40的图档视区401上。

所述的显示模块202用于读取该频谱影像中所有颜色的索引值并显示各颜色及其对应的索引值于用户界面40的颜色条视区402上。所述的显示模块202通过读取频谱影像中各个像素的RGB值对应的索引值，得到频谱影像中所有颜色的索引值。所述的显示模块202通过颜色条的方式来显示该频谱影像中的所有颜色，以及在颜色条下方显示出各颜色对应的索引值，例如图2中颜色条视区402中的颜色条及其索引值。其中在图2中，频谱曲线“A”的颜色为红色，RGB值为(1，0，0)，其对应的索引值为42，频谱曲线“B”粉红色对应的索引值为43，频谱曲线“C”蓝色对应的索引值为18，且该影像图档中还包括索引值为0的黑色，以及索引值为38的灰色等。

在本较佳实施例中，所述的显示模块202还用于当鼠标60的光标在图档视区401的某个像素点上时，读取并显示该像素点在图档视区401中的坐标值、索引值以及RGB值。用户可以通过将鼠标移动至图档视区401中，得知频谱影像中各点的坐标值、索引值以及RGB值。

所述的第一设置模块204用于通过用户界面40的参数设置视区403设置并输入频谱影像中需要处理的目标频谱曲线的参数。所述的参数包括，但不限于：目标频谱曲线的索引值及背景索引值、所导入的频谱影像的x’坐标轴与y’坐标轴的最小值与最大值、目标频谱曲线频谱数据的存取路径、以及输出目标频谱曲线的图形所要采用的x’坐标轴和y’坐标轴的刻度值。

其中，所述的目标频谱曲线为频谱影像中需要转化为频谱数据的频谱曲线。所述的目标频谱曲线的索引值，可以根据上述所显示的所有颜色的索引值来进行设定。例如，若需要转化频谱曲线“A”，那么可以根据其颜色对应的索引值42，设定目标频谱曲线的索引值。背景索引值根据导入图档中频谱影像的坐标系的背景色进行设置，例如，图2所示的频谱影像的背景为灰色，索引值为38，则背景索引值可以设置为灰色的索引值38。所述的所导入的频谱影像中x’坐标轴与y’坐标轴的最小值与最大值可以根据显示于显示装置50上的频谱影像中直接得到。如图2中所示，所导入的频谱影像中振动频率值的最小值与最大值为0与1800；振动能量值为1.E-0.7与1.E-0.3(0.001)。所述的刻度值可以是log(对数刻度)-log，log-linear(线性刻度)，liner-log，或者是liner-liner。例如，从刻度距离上来简单举例，线性刻度中，从0到500是1cm长，从0到1000是2cm长；而对数刻度中，从0到10是1cm长，从0到100是2cm长，因为log(10)＝1，log(100)＝2。

所述的第二设置模块206还用于通过用户界面40的参数设置视区403设置开启或关闭处理目标频谱曲线的附加功能，例如设置开启或关闭目标频谱曲线的图形的输出功能、开启或关闭导入的图档视区401中不考虑的区域的功能、开启或关闭计算频谱曲线加速度均方根值GRMS(RMS，rootmeansquare)的功能、以及开启或关闭参数提醒功能。应说明的是，GRMS值是目标频谱曲线对频率积分(即目标频谱曲线下所覆盖的面积)再开方的值，计算GRMS的值是通过一预设的公式来计算的。

所述的第一设置模块204还用于当开启或关闭目标频谱曲线的图形的输出功能时，设置目标频谱曲线图形的标题、x’和y’坐标轴的标签等；当设置开启了导入的图档视区401中不考虑的区域的功能时，表示在对频谱影像进行处理时，输出目标频谱曲线图形时，不处理及显示该区域的频谱影像，第一设置模块204设置在图档视区401中不被考虑的x坐标范围以及y坐标范围，应说明的是，可以将鼠标60移动至图档视区401中，通过光标确定不被考虑的区域；以及当设置开启或关闭计算频谱曲线GRMS的功能时，设置GRMS计算范围，即设置频谱影像x’坐标值的范围。

所述的提醒模块208用于当第一设置模块204在设置参数时，在所设置的参数旁边显示该参数的预设的说明文字、功能以及规则，以方便用户输入设置正确的参数；以及当设置开启或关闭处理目标频谱曲线的附加功能时，在所设置的该附加功能旁边显示该附加功能的说明文字。应说明的是，所述的提醒模块208可以通过显示一个提示框来对用户进行提醒。

所述的提醒模块208还用于当设置开启参数提醒功能时，提醒确认所设定的参数是否符合预设的规范。例如，提醒确认导入的图档是否合乎需求、提醒设置的目标频谱曲线索引是否正确、提醒GRMS计算范围是否合乎要求等。所述的提醒模块208可以根据所导入的需要处理的频谱影像的图档的格式，以提醒确认导入的图档是否合乎需求；可以根据当前目标频谱曲线的索引是否在该频谱影像所有颜色的索引值内，以提醒设置的目标频谱曲线索引是否正确；可以根据所设置的计算范围是否在所导入的频谱影像图档的x’坐标轴及y’坐标轴最小值与最大值的范围内，以提醒GRMS计算范围是否合乎要求。

所述的第一设置模块204还用于当提醒模块208提醒所设定的参数不符合预设的规范时，重新设置该对应的参数。

所述的处理模块210根据所设置的参数以及所开启的附加功能，显示目标频谱曲线的输出范围，以及从所导入的频谱影像中读取该输出范围中目标频谱曲线的频谱数据，所述的频谱数据包括该目标频谱曲线上所有像素点的x’坐标值与y’坐标值。

处理模块210以所设置的GRMS计算范围与该目标频谱曲线的范围的交集来确定目标频谱曲线的输出范围。例如，GRMS的计算范围x’为(0-1000)，目标频谱曲线的范围为(24.6575-1500)，则目标频谱曲线的输出范围x’为(24.6575-1000)。

其中，所述的处理模块210从频谱影像中读取频谱影像的x’坐标值与y’坐标值是通过以下方法进行的：读取像素点在图档视区401中的x坐标值与y坐标值；通过所设置的导入的频谱影像中x’坐标轴的最小值x’₀与最大值x’_n，与y’坐标轴的最小值y’₀与最大值y’_n，以及背景索引值，确定频谱影像的最左下角的x₀坐标值与y₀坐标值；确定频谱影像中索引值为背景索引值的最右下角的x_n坐标值，确定频谱影像中索引值为背景索引值的最左上角的y_m坐标值。然后根据以下公式求得某个像素点的在频谱影像中的坐标：

其中是频谱影像的x’坐标值与图档视区401的自定义坐标系中x坐标值的比例关系；是频谱影像的y’坐标值与图档视区401的自定义坐标系中y坐标值的比例关系。

所述的输出模块212用于将所述的目标频谱曲线的频谱数据输出至一个预先制定的表格中并存储于所设置的存储路径中。

此外，当开启计算GRMS功能时，所述的处理模块210还用于所述的处理模块210根据所设置的参数以及GRMS计算范围，采用预设的公式计算并显示所计算得到的GRMS；当开启频谱影像图形的输出功能时，根据所设置的参数，例如，所设置的目标频谱曲线的索引值及背景索引值、目标频谱曲线的x’坐标轴和y’坐标轴的刻度值，以及所述的目标频谱曲线的输出范围，读取频谱影像中索引值为背景索引值以及为所设置的目标频谱曲线索引值的所有像素点的x’坐标值和y’坐标值，并输出目标频谱曲线图形于显示装置50上，在该目标频谱曲线图形的左侧添加所设置的y’坐标轴的标签，在该目标频谱曲线图形的下侧添加所设置的x’坐标轴的标签，以及在频谱曲线图形的上侧添加所设置的目标频谱曲线的标题等。应说明的是，如果当设置开启了导入的图档视区401中不考虑的区域的功能时，所述的处理模块210不处理及不显示该区域的频谱影像，并将该区域内的像素点的索引值以背景索引值显示。

如图4所示，是本发明频谱影像处理方法较佳实施例的流程图。步骤S110，所述的导入模块200用于从存储装置30中导入频谱影像的图档，并显示所导入的频谱影像于用户界面40的图档视区401上。所述的频谱影像图档包括了频谱影像中各个像素RGB值以及该RGB值对应的索引值，一个RGB值对应于一种颜色。通过该频谱影像图档可以直接了解频谱影像的名字、x’轴的标签、y’轴的标签，以及频谱影像的坐标最大值与最小值。所述的频谱影像中包含了振动频率值(水平x’轴)以及各信号在各个频率上的能量值(垂直y’轴)，其中频谱影像本身的坐标系为o’x’y’坐标系。

步骤S111，所述的显示模块202读取该频谱影像中所有颜色的索引值，并显示各颜色及其对应的索引值于用户界面40的颜色条视区402上。所述的显示模块202通过读取频谱影像中各个像素的RGB值对应的索引值，得到频谱影像中所有颜色的索引值。所述的显示模块202通过颜色条的方式来显示该频谱影像中的所有颜色，以及在颜色条下方显示出各颜色对应的索引值。

步骤S112，所述的第一设置模块204通过用户界面40的参数设置视区403设置并输入频谱影像中需要处理的目标频谱曲线的参数，以及在所设置的参数旁边显示该参数的预设的说明文字、功能以及规则。所述的参数包括，但不限于：目标频谱曲线的索引值及背景索引值、所导入的频谱影像的x’坐标轴与y’坐标轴的最小值与最大值、目标频谱曲线频谱数据的存取路径、以及输出目标频谱曲线的图形所要采用的x’坐标轴和y’坐标轴的刻度值。

步骤S113，所述的第二设置模块206通过参数设置视区403设置开启或关闭处理目标频谱曲线的附加功能，以及所述的提醒模块208在所设置的附加功能旁边显示该附加功能的预设的说明文字。所述的附加功能包括，但不限于，设置开启或关闭目标频谱曲线图形的输出功能、开启或关闭导入的图档视区401不考虑的区域的功能、开启或关闭计算频谱曲线加速度均方根值GRMS的功能、以及开启或关闭参数提醒功能。

步骤S114，当设置开启参数提醒功能时，所述的提醒模块208提醒确认所设定的参数是否符合预设的规范，当提醒模块208提醒所设定的参数不符合预设的规范时，所述的第一设置模块204重新设置该对应的参数。例如，提醒确认导入的图档是否合乎需求、提醒设置的目标频谱曲线索引是否正确、提醒GRMS计算范围是否合乎要求等。

步骤S115，根据所设置的参数以及所开启的附加功能，处理模块210显示目标频谱曲线的输出范围，以及从所导入的频谱影像中读取该输出范围中目标频谱曲线的频谱数据，所述频谱数据包括该目标频谱曲线上所有像素点的x’坐标值与y’坐标值。其中，处理模块210以所设置的GRMS计算范围与该目标频谱曲线的范围的交集来确定目标频谱曲线的输出范围。例如，GRMS的计算范围x’为(0-1000)，目标频谱曲线的范围为(24.6575-1500)，则目标频谱曲线的输出范围x’为(24.6575-1000)。

在上述步骤S115中，处理模块210从频谱影像中读取像素点的x’坐标值与y’坐标值是通过以下方法进行的：处理模块210读取像素点在图档视区401中的x坐标值与y坐标值；通过所设置的频谱影像中x’坐标轴的最小值x’₀与最大值x’_n，与y’坐标轴的最小值y’₀与最大值y’_n，以及背景索引值，确定频谱影像的最左下角的x₀坐标值与y₀坐标值；确定频谱影像中索引值为背景索引值的最右下角的x_n坐标值，确定频谱影像中索引值为背景索引值的最左上角的y_m坐标值。然后根据以下公式求得某个像素点在频谱影像中的坐标：

$x^{,}={x^{,}}_0+(x-x_0)\×\frac{{x^{\′}}_0-{x^{\′}}_0}{x_0-x_0};$ $y^{,}={y^{,}}_0+(y-y_0)\×\frac{{y^{\′}}_m-{y^{\′}}_0}{y_m-y_0}.$

步骤S116，所述的输出模块212将所述的目标频谱曲线的频谱数据输出至一个预先制定的表格中并存储于所设置的存储路径中。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种频谱影像处理方法，其特征在于，该方法包括：

导入步骤：从存储装置中导入频谱影像的图档，并显示于用户界面的图档视区上；

显示步骤：读取该频谱影像中所有颜色的索引值，并显示所有颜色及每种颜色的索引值于用户界面的颜色条视区上；

第一设置步骤：通过用户界面中的参数设置视区设置并输入频谱影像中需要处理的目标频谱曲线的参数；

第二设置步骤：通过该参数设置视区设置开启或关闭处理目标频谱曲线的附加功能；

处理步骤：根据所设置的参数以及所开启的附加功能，显示目标频谱曲线的输出范围，以及从所导入的频谱影像中读取该输出范围中目标频谱曲线的频谱数据；

输出步骤：将所述的目标频谱曲线的频谱数据输出至一个预先制定的表格中并存储于所设置的存储路径中；

其中：

所述的参数包括根据所显示的所有颜色的索引值设置的目标频谱曲线的索引值及背景索引值、所导入的频谱影像的x’坐标轴与y’坐标轴的最小值与最大值、目标频谱曲线频谱数据的存取路径以及输出目标频谱曲线的图形所要采用的x’坐标轴和y’坐标轴的刻度值；

所述的附加功能包括设置开启或关闭目标频谱曲线的图形的输出功能、开启或关闭图档视区中不考虑的区域的功能、开启或关闭计算频谱曲线加速度均方根值GRMS的功能，以及开启或关闭参数提醒功能。

2.如权利要求1所述的频谱影像处理方法，其特征在于，该方法还包括：

处理步骤一：当开启计算GRMS功能时，根据所设置的参数以及GRMS计算范围，采用预设的公式计算并显示所计算得到的GRMS；

处理步骤二：当开启频谱影像图形的输出功能时，根据所设置的目标频谱曲线的索引值及背景索引值、目标频谱曲线的x’坐标轴和y’坐标轴的刻度值，以及所述的目标频谱曲线的输出范围，读取频谱影像中索引值为背景索引值以及为所设置的目标频谱曲线索引值的所有像素点的x’坐标值和y’坐标值，输出并显示在输出范围中的目标频谱曲线图形于显示装置上。

3.一种频谱影像处理系统，其特征在于，该系统包括：

导入模块，用于从存储装置中导入频谱影像的图档，并显示于用户界面的图档视区上；

显示模块，用于读取该频谱影像中所有颜色的索引值，并显示所有颜色及每种颜色的索引值于用户界面的颜色条视区上；

第一设置模块，用于通过用户界面中的参数设置视区设置并输入频谱影像中需要处理的目标频谱曲线的参数；

第二设置模块，用于通过该参数设置视区设置开启或关闭处理目标频谱曲线的附加功能；

处理模块，用于根据所设置的参数以及所开启的附加功能，显示目标频谱曲线的输出范围，以及从所导入的频谱影像中读取该输出范围中目标频谱曲线的频谱数据；

输出模块，用于将所述的目标频谱曲线的频谱数据输出至一个预先制定的表格中并存储于所设置的存储路径中；

其中：

所述的参数包括根据所显示的所有颜色的索引值设置的目标频谱曲线的索引值及背景索引值、所导入的频谱影像的x’坐标轴与y’坐标轴的最小值与最大值、目标频谱曲线频谱数据的存取路径、以及输出目标频谱曲线的图形所要采用的x’坐标轴和y’坐标轴的刻度值；

所述的附加功能包括设置开启或关闭目标频谱曲线的图形的输出功能、开启或关闭图档视区中不考虑的区域的功能、开启或关闭计算频谱曲线加速度均方根值GRMS的功能，以及开启或关闭参数提醒功能。

4.如权利要求3所述的频谱影像处理系统，其特征在于，所述的处理模块还用于：

当开启计算GRMS功能时，根据所设置的参数以及GRMS计算范围，采用预设的公式计算并显示所计算得到的GRMS；以及

当开启频谱影像图形的输出功能时，根据所设置的目标频谱曲线的索引值及背景索引值、目标频谱曲线的x’坐标轴和y’坐标轴的刻度值，以及所述的目标频谱曲线的输出范围，读取频谱影像中索引值为背景索引值以及为所设置的目标频谱曲线索引值的所有像素点的x’坐标值和y’坐标值，输出并显示在输出范围中的目标频谱曲线图形于显示装置上。