CN109116108B - 一种频谱密度图的显示装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种频谱密度图的显示装置和方法，包括：信号预处理模块采集信号并进行FFT处理后得到频谱数据，波形映射控制模块统计该频谱数据的强度值得到强度值数据，频谱密度值计算模块根据强度值数据计算出各像素点对应的频谱密度值，转换函数确定模块对该频谱密度值进行直方图统计并根据得到的直方分布图和预设规则确定出将频谱密度值转换为RGB数据的转换函数，RGB转换模块根据该转换函数将频谱密度值转换为RGB数据后通过显示模块显示。由于频谱密度值的分布规律会随外部输入参数的变化而改变，这时，根据频谱密度值的分布规律确定出的转换函数也会跟随调整，从而使得显示出的频谱密度图也能够自动调整，以能够真实有效地反映信号出现概率的高低。

Description

一种频谱密度图的显示装置和方法

技术领域

本发明涉及测试测量技术领域，具体涉及一种频谱密度图的显示装置和方法。

背景技术

频谱分析技术是射频微波设计和测试工作中的常用技术，相对于传统的扫描式频谱分析技术，近些年来兴起的实时频谱分析技术能够利用快速傅里叶变换(FFT)对信号实现宽带的实时无缝处理，不会遗漏信号的任何细节，其具有处理速度快和无缝处理等优点，因此在现代测试测量领域得到了越来越广泛的应用，比如无线通信信号检测、无线频谱监测、雷达目标监测、电路故障诊断等。

实时频谱分析通过用户设定信号观察周期，然后连续采集该观察周期内的数据并进行FFT处理，从而得到信号的频谱。为了表征观察周期内各信号分量出现的概率，将观察周期内所有的FFT处理结果都堆叠到一个图像中进行显示，并且用不同的灰度等级和颜色亮暗来表征各信号出现概率的高低，这样的图像称为频谱密度图。在显示频谱密度图的过程中，在将各频谱密度值进行RGB颜色转换时，频谱密度值和RGB颜色空间的关系可参见图1，其中，横坐标表示频谱密度值，纵坐标表示RGB颜色值，频谱密度值和RGB颜色值的关系可以用线性关系、指数关系和对数关系三种曲线来描述，其RGB颜色空间的定义是固定不变的，必须由用户手动选择其中的某条曲线来确定频谱密度值和RGB颜色值之间的关系；在选定频谱密度值和RGB颜色值的关系曲线后，不管外部输入参数是否发生了变化，其RGB颜色空间的定义和转换曲线都不会随外部输入参数的变化而自动变更，即频谱仪都会按照所选择的关系曲线进行颜色转换。这样，当外部输入参数发生较大变化时，比如，分析带宽由最初的较大值调整到较小值时，其显示的效果就会变得很差，以至于显示出来的图像不再能有效地反映信号出现概率的高低。

发明内容

本申请提供一种频谱密度图的显示装置和方法，以能够在外部输入参数改变时自动确定频谱密度值和RGB颜色值的转换曲线，保证显示出的频谱密度图能够有效反映信号出现概率的高低。

根据第一方面，一种实施例中提供一种频谱密度图的显示装置，包括：

信号预处理模块，用于采集信号并对所述信号进行快速傅里叶变换，得到频谱数据；

波形映射控制模块，用于对信号预处理模块输出的频谱数据的强度值进行统计，得到各像素点的强度值数据；

频谱密度值计算模块，用于根据波形映射控制模块统计的强度值数据计算出各像素点对应的频谱密度值；

转换函数确定模块，用于对频谱密度值计算模块输出的频谱密度值进行直方图统计，得到所述频谱密度值的直方分布图，并根据所述直方分布图和预设规则确定出将频谱密度值转换为RGB数据的转换函数；

RGB转换模块，用于根据转换函数确定模块确定出的转换函数将频谱密度值计算模块输出的频谱密度值转换为RGB数据；

显示模块，用于显示RGB转换模块输出的RGB数据。

根据第二方面，一种实施例中提供一种频谱密度图的显示方法，包括：

采集信号并对所述信号进行快速傅里叶变换，得到频谱数据；

统计所述频谱数据的强度值，得到各像素点的强度值数据；

根据所述强度值数据计算出各像素点对应的频谱密度值；

对所述频谱密度值进行直方图统计，得到所述频谱密度值的直方分布图；

根据所述直方分布图和预设规则确定出将频谱密度值转换为RGB数据的转换函数；

根据所述转换函数将所述频谱密度值转换为RGB数据；

显示所述RGB数据。

依据上述实施例的频谱密度图的显示装置和方法，在计算出各像素点对应的频谱密度值之后，先对该频谱密度值进行直方图统计，得到频谱密度值的直方分布图，再根据该直方分布图和预设规则确定出将频谱密度值转换为RGB数据的转换函数，然后根据该转换函数将频谱密度值计算模块输出的频谱密度值转换为RGB数据进行显示。由于外部输入参数变化时，频谱密度值的分布规律会改变，而将频谱密度值转换为RGB数据的转换函数是根据频谱密度值的分布规律确定出的，这样，显示出的频谱密度图便能够根据外部输入参数的改变而自动调整，从而使得显示出的频谱密度图能够真实、有效地反映信号出现概率的高低。

附图说明

图1为频谱密度值和RGB颜色空间的转换关系曲线图；

图2为现有技术中实时频谱分析的信号处理过程的示意图；

图3为本发明实施例中频谱密度图的显示装置的结构示意图；

图4为本发明一种具体实施例中频谱密度图的显示装置的结构示意图；

图5为本发明实施例中频谱密度图的显示方法的流程图；

图6为本发明实施例中FFT重叠处理方法的时序图；

图7a为本发明实施例中一帧FFT数据的统计结果的示意图；

图7b为本发明实施例中7帧FFT数据的统计结果的示意图；

图8为本发明实施例中一种频谱密度值的直方分布图的示意图；

图9为本发明实施例中将频谱密度值转换为RGB数据的过程的示意图；

图10a～图10c为本发明实施例中根据分布中心值定义的转换函数的曲线图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。

RGB色彩模式是工业界的一种颜色标准，是通过对红(R)、绿(G)、蓝(B)三个颜色通道的变化以及它们相互之间的叠加来得到各式各样的颜色的，RGB即是代表红、绿、蓝三个通道的颜色。

在实时频谱分析中，分析带宽(SPAN)是指在显示屏幕范围内所测量的频率跨度，分辨率带宽(RBW)代表两个不同频率的信号能够被清楚的分辨出来的最低频宽差异。用户设定的信号的观察周期长则可到几十秒，短则可与显示屏幕的刷新周期一致，例如20到30毫秒。在该观察周期内，根据用户设定的分析带宽和分辨率带宽，采集的数据在经过FFT处理后可能会存在几百上千帧的FFT数据，也可能只有十几帧甚至只有一帧FFT数据，这时，可将该观察周期内所有的FFT数据以概率的形式显示在一个图像中，并且用不同的灰度等级和颜色亮暗来表征信号出现概率的高低，这样的图像一般称为Density图，即频谱密度图。

一般的，实时频谱分析的信号处理过程可参见图2，如图2所示，先利用模数转换器(Analog-to-Digital Converter，ADC)对经过带通滤波后的中频信号进行采样，接着对采样数据进行预处理，然后对预处理之后的数据进行FFT变换，得到频谱数据；经FFT处理后得到的频谱数据输出给波形映射控制模块，由波形映射控制模块实现观察周期内所有FFT输出结果的强度值统计，并将FFT输出结果的强度值存储至波形映射存储器中；当观察周期结束时，波形映射控制模块从波形映射存储器中读出各像素点的强度值数据并输入给频谱密度值计算模块，在频谱密度值计算模块中完成各像素点的频谱密度值的计算，得到的计算结果再发送给RGB颜色转换模块，由RGB颜色转换模块根据用户选择的转换曲线将该计算结果转换为对应的颜色，最后在显示屏上显示出来，实现频谱图的显示。

在本发明实施例中，在频谱密度值计算模块计算出各像素点对应的频谱密度值之后，先对该频谱密度值进行直方图统计，得到频谱密度值的直方分布图，再根据该直方分布图和预设规则确定出将频谱密度值转换为RGB数据的转换函数，然后根据该转换函数将频谱密度值计算模块输出的频谱密度值转换为RGB数据，最后在显示屏上显示出该RGB数据。

请参考图3，图3示出了本发明实施例中频谱密度图的显示装置的结构，该频谱密度图的显示装置包括信号预处理模块1、波形映射控制模块2、频谱密度值计算模块3、转换函数确定模块4、RGB转换模块5和显示模块6。其中，信号预处理模块1用于采集信号并对采集的信号进行快速傅里叶变换，得到频谱数据；波形映射控制模块2用于对信号预处理模块1输出的频谱数据的强度值进行统计，得到各像素点的强度值数据；在用户设定的观察周期结束时，波形映射控制模块2将统计的强度值数据输入给频谱密度值计算模块3；频谱密度值计算模块3用于根据波形映射控制模块2统计的强度值数据计算出各像素点对应的频谱密度值；转换函数确定模块4用于对频谱密度值计算模块3输出的频谱密度值进行直方图统计，得到频谱密度值的直方分布图，并根据该频谱密度值的直方分布图和预设规则确定出将频谱密度值转换为RGB数据的转换函数；RGB转换模块5用于根据转换函数确定模块4确定出的转换函数将频谱密度值计算模块3输出的频谱密度值转换为RGB数据，得到的RGB数据通过显示模块6显示出来。

具体的，转换函数确定模块4先对频谱密度值计算模块3输出的频谱密度值进行直方图统计，得到频谱密度值的直方分布图，再确定出该直方分布图的分布中心值，然后根据该分布中心值和预设规则确定出指数a，比如，假设确定出的分布中心值为C，可以将预设规则设定为：当C大于0.5时取a＝(C/0.5)²，当C小于或等于0.5时取a＝C/0.5，这样，指数a将与分布中心值的大小有关；在确定出指数a之后，转换函数确定模块4会根据转换关系y＝x^a确定出频谱密度值转换为RGB数据的转换函数，其中，x为频谱密度值，y为转换值。比如，确定出的指数a＝C/0.5，那么，频谱密度值转换为RGB数据的转换函数就可以表示为y＝x^C/0.5；这样，只要分布中心值C有变化，转换函数也会自动跟随变化，而分布中心值C是根据频谱密度值的统计结果计算得到的，那么，频谱密度值转换为RGB数据的转换函数就会跟随统计结果的变化而变化，从而自动选择出合适的转换函数。

在本发明的一种具体实施例中，频谱密度图的显示装置参见图4，如图4所示，包括信号预处理模块1、波形映射控制模块2、频谱密度值计算模块3、转换函数确定模块4、RGB转换模块5和显示模块6，信号预处理模块1由模数转换器11、数字下变频模块12、重采样模块13和快速傅里叶变换模块14构成，波形映射控制模块2由波形映射控制器21和波形映射存储器22构成，转换函数确定模块4由直方图统计单元41、计算单元42和转换函数定义单元43构成。

在实时频谱分析中，用户设定信号观察周期，模数转换器11连续采集该观察周期内经带通滤波器滤波后的中频信号，将该中频信号转换为数字信号送入数字下变频模块12中，由数字下变频模块12进行混频处理后输出两路信号，即图4中的I路信号和Q路信号，I路信号和Q路信号为正交的两路信号，其共同组成(I+jQ)这样的复信号；数字下变频模块12对数字信号进行混频处理之后，由重采样模块13对数据的采样速率进行调整，以使数据的采样速率与用户设定的分析带宽相匹配，然后将采样速率匹配的数字信号输入给快速傅里叶变换模块14，由快速傅里叶变换模块14对采集的数据进行快速傅里叶变换，得到的对数模值数据即为信号的频谱数据。波形映射控制器21用于统计观察周期内快速傅里叶变换模块14输出的频谱数据的强度值，并将该强度值存储至波形映射存储器22中，在观察周期结束时，从波形映射存储器22中读出各像素点对应的强度值数据并输入给频谱密度值计算模块3，频谱密度值计算模块3则根据波形映射控制器21读出的强度值数据计算出显示屏幕上各像素点对应的频谱密度值。直方图统计单元41以显示模块6的屏幕刷新周期为周期，用于对频谱密度值计算模块3输出的频谱密度值进行直方图统计，得到该周期内的频谱密度值的直方分布图；计算单元42用于计算直方图统计单元41输出的直方分布图的分布中心值，然后将该分布中心值输入给转换函数定义单元43；转换函数定义单元43用于根据计算单元42输出的分布中心值和预设规则确定出指数a，然后根据转换关系y＝x^a确定出频谱密度值转换为RGB数据的转换函数。RGB转换模块5则根据转换函数定义单元43确定出的转换函数将频谱密度值计算模块3输出的频谱密度值转换为RGB数据，得到的RGB数据通过显示模块6显示出来。

其中，重采样模块13的作用是将模数转换器11进行数据采集时的采样速率降低到与用户设定的分析带宽相匹配的采样率上。例如，假设模数转换器11的采样率为200MHz，用户设定的分析带宽为40MHz，显示屏幕的显示区域的水平方向固定为800个点，进行FFT处理时的窗长度为1024个点，那么，与用户设定的分析带宽对应的FFT输入数据的采样速率就为40MHz*1024/800＝51.2MHz，因此，需要重采样模块13将采样速率降到51.2MHz。

基于上述的频谱密度图的显示装置，本实施例同时提供一种频谱密度图的显示方法，其流程图参见图5，可以包括以下步骤：

步骤101：获取频谱数据。

在实时频谱分析中，用户设定信号观察周期后，首先，模数转换器11连续采集该观察周期内经带通滤波器滤波后的中频信号，将该中频信号转换为数字信号送入数字下变频模块12中；接着，数字下变频模块12对该数字信号进行混频处理，处理后的数据输入给重采样模块13，由重采样模块13将数据的采样速率调整为与用户设定的分析带宽相匹配的采样速率上；然后，重采样模块13以匹配的采样速率将数字信号输入给快速傅里叶变换模块14，由快速傅里叶变换模块14对该数字信号进行FFT处理，得到该数字信号的频谱数据。

在实际应用中，快速傅里叶变换模块14在对重采样模块13输出的数据进行FFT处理时，一般采用重叠处理的方法，其时序图参见图6，其中，“IQ1、IQ2、IQ3……”为采集的一帧一帧数据，“FFT1、FFT2、FFT3……”代表对采集的数据进行FFT处理，参与FFT运算的相邻两帧数据在时间上是有重叠的，比如，FFT1是对IQ2和IQ3在时间上的重叠部分进行的FFT运算，这样可以提高信号的时间分辨率，尤其能够增强对持续时间很短的小信号的监测和捕获能力。每一帧FFT输出求完对数后，为了满足FFT的周期性以及避免出现频谱泄露问题，取分析带宽范围内对应的点数作为快速傅里叶变换模块14的输出；例如，假设进行FFT处理的点数为1024个点，那么取其中间的800个点数据作为快速傅里叶变换模块14的输出数据，继续参与后续的数据处理，其余点则丢掉。

步骤102：计算强度值数据。

快速傅里叶变换模块14在得到信号的频谱数据之后，波形映射控制器21对该频谱数据的强度值进行统计，将该强度值存储至波形映射存储器22中，得到强度值数据。在观察周期结束时，波形映射控制器21从波形映射存储器22中读出各像素点对应的强度值数据并输入给频谱密度值计算模块3。

其中的波形映射存储器22是一个二维的存储空间，其横坐标表示频率点，纵坐标表示波形的幅度值，每一个存储单元代表显示屏幕上的一个像素点，存储单元的位宽可以根据最大支持的观察时间来设定，一般为20比特～30比特的位宽。也就是说，在用户设定的观察周期内，波形映射控制器21将快速傅里叶变换模块14的所有的FFT处理结果都重叠叠加在一个图片上，通过波形映射存储器22记录和统计各个像素点对应的FFT点数出现的次数。

例如，假定显示屏幕的波形显示区水平方向为16个像素点，垂直方向为7个像素点，当刚开始时，波形映射控制器21只处理了一帧FFT数据，波形映射存储器22中的各存储单元(像素点)统计到的次数如图7a所示，出现FFT数据的各像素点统计到的次数均为1；当波形映射控制器21处理的FFT的帧数达到7帧时，将这7帧FFT数据叠加到同一图片上，得到叠加后的统计结果如图7b所示，各像素点统计到的次数即为对应像素点上出现的FFT数据的次数。在图7b中，各像素点统计到的次数存在差异，可以用不同的颜色(灰度)把这种差异体现出来。

步骤103：计算频谱密度值。

快速傅里叶变换模块14在计算出各像素点对应的强度值数据之后，频谱密度值计算模块3根据该强度值数据计算出各像素点对应的频谱密度值。即就是，快速傅里叶变换模块14统计出各个像素点对应的FFT点数出现的次数之后，频谱密度值计算模块3将各像素点统计到的次数除以观察周期内总的FFT帧数，从而得到各像素点对应的频谱密度值，该频谱密度值便反映了用户设定的观察周期内各信号(事件)出现的相对概率的高低。

步骤104：直方图统计。

频谱密度值计算模块3计算出各像素点对应的频谱密度值之后，直方图统计单元41以显示模块6的屏幕刷新周期为周期，对频谱密度值计算模块3输出的频谱密度值进行直方图统计，得到该周期内的频谱密度值的直方分布图。

具体的，假设显示模块6的屏幕显示区为500*800个像素点，每个像素点的频谱密度值的范围为0～1，假设将其量化为12bit，也就是0～4095，这时便需要一共4096个记录单元来存储统计结果，可将这4096个记录单元称为记录存储器，由于2^20大于500*800，因此，记录存储器的每个记录单元的位宽设定为20bit即可。在进行直方图统计时，频谱密度值计算模块3每输出一个像素点的频谱密度值，以该像素点的频谱密度值(量化后的范围为0～4095)为地址，将记录存储器中对应地址的记录单元的数据读取出来加1后再写回去，从而实现直方图的统计功能。

步骤105：计算分布中心值。

直方图统计单元41统计出频谱密度值的直方分布图之后，在每个屏幕刷新周期结束时，计算单元42读出该频谱密度值的直方分布图，计算该直方分布图的分布中心值，即确定数据分布中心的位置。

例如，图8给出了一个频谱密度值的直方分布图的示例，横轴代表频谱密度值，纵轴代表每个频谱密度值统计的结果，得到屏幕刷新周期内的频谱密度值的直方分布图。计算单元42根据该直方分布图计算分布中心值的方法可以是：设定一个门限值，然后从该直方分布图中查找大于该门限值的所有点的坐标，并且对这些满足参数的点的坐标值(频谱密度值)求平均值，该平均值便代表了直方直方分布图的数据分布中心，即确定出了该直方分布图的分布中心值。在图8中，采用该分布中心值的计算方法可确定出其中心位置约为0.45。

步骤106：定义转换函数。

计算单元42在确定出频谱密度值的直方分布图的分布中心值之后，转换函数定义单元43先根据该分布中心值和预设规则确定出指数a(a大于0)，然后再根据转换关系y＝x^a确定出频谱密度值转换为RGB数据的转换函数，其中的x代表频谱密度值，取值范围在0到1之间，y为得到的转换值。

具体的，假设计算单元42确定出的分布中心值为C，那么C的取值应该是在0～1之间(包括1)，可以定义：当C大于0.5时，取a＝(C/0.5)²；当C小于或等于0.5时，取a＝C/0.5。这样，根据C的取值范围便可以确定出a，以此定义出y＝x^a，得到频谱密度值转换为RGB数据的转换函数在C大于0.5时为

，在C小于或等于0.5时为y＝x^(C/0.5)，只要C值有变化，那么转换函数就会自动跟着变化。

步骤107：将频谱密度值转换为RGB数据。

转换函数定义单元43在定义出频谱密度值转换为RGB数据的转换函数之后，RGB转换模块5先根据该转换函数计算出各频谱密度值对应的转换值y，然后对y值进行量化，以y的量化值为地址，从RGB显示查找表(RGB LUT)中查找出对应的RGB数据，从而得到各像素点对应的RGB显示数据。

图9示出了将频谱密度值转换为RGB数据的过程，如图9所示，频谱密度值计算模块3计算出的频谱密度值输入转换函数中，经转换函数转换之后得到y值，y值经量化后作为地址去寻址RGB显示查找表，从RGB显示查找表中查找出该地址对应的RGB数据，然后输出R值、G值和B值。

由于转换函数会跟随C值的变化而变化，而C值是根据统计结果自动计算获取的，因此，最终获得的RGB颜色定义也能够自动跟随频谱密度值的统计规律的变化而变化。

例如，假设统计计算得到的C值为0.5，即就是频谱密度值分布在0.5附近，则有a＝C/0.5＝1，这时定义出的转换函数便为y＝x，该曲线参见图10a，由图10a可知，此时的频谱密度值与RGB颜色空间之间是一种线性关系。

又如，假设统计计算得到的C值等于0.1，即就是频谱密度值分布在0.1附近，则有y＝x^0.2，其对应的曲线如图10b所示，此时的频谱密度值与RGB颜色空间之间是一种幂函数关系，该曲线表明频谱密度值大部分分布在较小的范围内。

再如，假设统计计算得到的C值等于0.8，即就是频谱密度值分布在0.8附近，则有y＝x^2.56，其对应的曲线如图10c所示，此时的频谱密度值与RGB颜色空间之间呈现出另一种幂函数关系，该曲线表明频谱密度值大部分分布在较大的范围内。

由图10a～图10c可看出，当根据频谱密度值的统计结果计算出的分布中心值C变化时，频谱密度值转换为RGB数据的转换函数也随之改变，从而可以自动控制和选择频谱密度值转换为RGB数据的转换关系，而不需要用户手动去选择；同时，该转换函数是根据频谱密度值的分布规律得到的，因此，不管外部输入参数发生了什么样的变化，频谱密度值最终所对应的RGB数据都能够自动调整。

步骤108：显示RGB数据。

显示模块6显示RGB转换模块5输出的RGB数据，此时，显示模块6显示出的便为频谱密度图，且不管外部输入参数发生了什么样的变化(比如，分析带宽由最初的较大值调整到较小的一个值)，该频谱密度图都能够自动调整，以能够真实有效地反映出信号出现概率的高低。

本发明实施例提供的频谱密度图的显示装置和方法，先通过模数转换器采集观察周期内的信号并转换为数字信号，依次经数字下变频模块、重采样模块和快速傅里叶变换模块处理后得到频谱数据，再由频谱密度值计算模块根据该频谱数据计算出各像素点对应的频谱密度值。在得到频谱密度值之后，先由直方图统计单元对频谱密度值进行直方图统计，得到频谱密度值的直方分布图，计算单元接着计算出该频谱密度值的直方分布图的分布中心值，再由转换函数定义单元根据该分布中心值和预设规则确定出将频谱密度值转换为RGB数据的转换函数，然后，RGB转换模块根据该转换函数将频谱密度值计算模块输出的频谱密度值转换为RGB数据，最后由显示模块显示出该RGB数据，以得到频谱密度图。这样，当分布中心值变化时，转换函数也会随之改变，从而可以根据分布中心值自动选择频谱密度值转换为RGB数据的转换函数曲线，不需要用户手动选择转换关系曲线；同时，分布中心值是根据频谱密度值的分布规律得到的，因此，不管外部输入参数发生了什么样的变化，频谱密度值最终所对应的RGB数据都能够自动调整，也就是说，得到的频谱密度图可以根据外部输入参数的变化而自动调整，从而保证了显示出的频谱密度图能够真实反映信号出现概率的高低。

在实际应用中，显示模块6可以是液晶显示屏(LCD显示屏)，波形映射控制模块2还可包括行场时序产生模块，该行场时序产生模块用于产生同步信号，以使波形映射控制器21从波形映射存储器22中按行读出各像素点对应的强度值数据，且控制LCD显示屏按行扫描显示RGB转换模块5输出的RGB数据。

本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的系统进行版本更新，当通过处理器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (9)

1.一种频谱密度图的显示装置，其特征在于，包括：

信号预处理模块，用于采集信号并对所述信号进行快速傅里叶变换，得到频谱数据；

波形映射控制模块，用于对信号预处理模块输出的频谱数据的强度值进行统计，得到各像素点的强度值数据；

频谱密度值计算模块，用于根据波形映射控制模块统计的强度值数据计算出各像素点对应的频谱密度值；

转换函数确定模块，用于对频谱密度值计算模块输出的频谱密度值进行直方图统计，得到所述频谱密度值的直方分布图，并根据所述直方分布图和预设规则确定出将频谱密度值转换为RGB数据的转换函数；

RGB转换模块，用于根据转换函数确定模块确定出的转换函数将频谱密度值计算模块输出的频谱密度值转换为RGB数据；

显示模块，用于显示RGB转换模块输出的RGB数据；

所述转换函数确定模块包括：

直方图统计单元，所述直方图统计单元以显示模块的屏幕刷新周期为周期，用于对频谱密度值计算模块输出的频谱密度值进行直方图统计，得到所述周期内的频谱密度值的直方分布图；

计算单元，用于计算所述直方图统计单元输出的直方分布图的分布中心值；

转换函数定义单元，用于根据所述计算单元输出的分布中心值和预设规则确定出指数a，根据转换关系y＝x^a确定出频谱密度值转换为RGB数据的转换函数，其中，所述x为频谱密度值，所述y为转换值。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述转换函数定义单元确定指数a的预设规则为：

当所述分布中心值大于0.5时，取a＝(C/0.5)²；

当所述分布中心值小于或等于0.5时，取a＝C/0.5；

其中，所述C为所述分布中心值，其大于0且小于或等于1。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述RGB转换模块具体用于根据转换函数定义单元确定出的转换函数计算出各频谱密度值对应的转换值y，以所述y的量化值为地址，从RGB显示查找表中查找出对应的RGB数据。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号预处理模块包括：

模数转换器，用于采集经带通滤波器滤波后的中频信号，并将所述中频信号转换为数字信号；

数字下变频模块，用于对模数转换器输出的数字信号进行混频处理；

重采样模块，用于调整数字下变频模块输出数据的采样速率，以使所述采样速率与用户设定的分析带宽相匹配；

快速傅里叶变换模块，用于对重采样模块输出的信号进行快速傅里叶变换，得到频谱数据。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述波形映射控制模块包括波形映射控制器和波形映射存储器；

所述波形映射控制器用于统计观察周期内所述信号预处理模块输出的频谱数据的强度值，并将所述强度值存储至所述波形映射存储器中，在所述观察周期结束时，从所述波形映射存储器中读出各像素点对应的强度值数据并输入给所述频谱密度值计算模块；

所述波形映射存储器用于存储所述波形映射控制器统计的强度值。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述显示模块为LCD显示屏，所述波形映射控制模块还包括行场时序产生模块；

所述行场时序产生模块用于产生同步信号，以使所述波形映射控制器从所述波形映射存储器中按行读出各像素点对应的强度值数据，且控制所述LCD显示屏按行扫描显示所述RGB数据。

7.一种频谱密度图的显示方法，其特征在于，包括：

采集信号并对所述信号进行快速傅里叶变换，得到频谱数据；

统计所述频谱数据的强度值，得到各像素点的强度值数据；

根据所述强度值数据计算出各像素点对应的频谱密度值；

对所述频谱密度值进行直方图统计，得到所述频谱密度值的直方分布图；

根据所述直方分布图和预设规则确定出将频谱密度值转换为RGB数据的转换函数；

根据所述转换函数将所述频谱密度值转换为RGB数据；

显示所述RGB数据；

所述根据所述直方分布图和预设规则确定出将频谱密度值转换为RGB数据的转换函数，包括：

计算所述直方分布图的分布中心值；

根据所述分布中心值和预设规则确定出指数a；

根据转换关系y＝x^a确定出频谱密度值转换为RGB数据的转换函数，所述x为频谱密度值，所述y为转换值。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，

所述预设规则为当所述分布中心值大于0.5时取a＝(C/0.5)²，当所述分布中心值小于或等于0.5时取a＝C/0.5，所述C为所述分布中心值，所述C大于0且小于或等于1。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述转换函数将所述频谱密度值转换为RGB数据，包括：

根据所述转换函数计算出各频谱密度值对应的转换值y；

以所述y的量化值为地址，从RGB显示查找表中查找出对应的RGB数据。

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