CN112383366B - 一种数字荧光频谱的频谱监测方法、装置及存储介质 - Google Patents

一种数字荧光频谱的频谱监测方法、装置及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种数字荧光频谱的频谱监测方法，步骤包括：对输入信号进行处理，得到功率谱数据；对功率谱数据进行高速并行插值运算，并且采用乒乓操作的方式将经过高速并行插值运算的功率谱数据进行叠加，得到位图数据；对所述位图数据进行余辉计算以输出频谱显示结果。本发明提供了一种数字荧光频谱的频谱监测方法、装置及存储介质，在保证良好的显示效果的前提下，能够提高实现DPX方案的计算速度以及节省计算资源。

Description

一种数字荧光频谱的频谱监测方法、装置及存储介质
技术领域
本发明涉及数字荧光谱技术领域，尤其是涉及一种数字荧光频谱的频谱监测方法、装置及存储介质。
背景技术
在频谱监测领域中，数字荧光谱技术(DPX)是一种能有效监测各种低截获率信号的技术，其优势在于利用计算机的数据处理能力加快频谱运算速度，从而大大提升信号捕获能力和监测能力。传统的数字荧光频谱的频谱监测方案是对数字信号处理后的功率谱或者IQ基带数据直接进行整数量化，通过频谱叠加、位图计算、最后实时更新位图数据库并绘制位图数据库图像等一系列操作实现频谱监测。
但是，由于功率谱或者IQ基带数据为离散信号，直接计算使得频谱显示效果差，而现有的单帧循环补点方法可以获取较好的显示效果，但该方法计算速度慢，效率不高。DPX需要实时的进行几十万次/次的频谱计算，这对大量数据存取计算速度、数据传输、余辉计算显示都有较高的要求。由此可见，虽然实际应用中的DPX技术方案的实现方法多种多样，但工程实现复杂、难度较大。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种数字荧光频谱的频谱监测方法、装置及存储介质，在保证良好的显示效果的前提下，能够提高实现DPX方案的计算速度以及节省计算资源。所述技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种数字荧光频谱的频谱监测方法，步骤包括：
对输入信号进行处理，得到功率谱数据；
对功率谱数据进行高速并行插值运算，并且采用乒乓操作的方式将经过高速并行插值运算的功率谱数据进行叠加，得到位图数据；
对所述位图数据进行余辉计算以输出频谱显示结果。
在本发明第一方面的第一种可能的实现方式中，所述对功率谱数据进行高速并行插值运算，包括：
计算所述功率谱数据的幅值差，并根据所述幅值差调整所述功率谱数据的幅度值。
在本发明第一方面的第二种可能的实现方式中，所述对功率谱数据进行高速并行插值运算，具体为：
获取任意两个相邻的频谱点，并通过计算所述两个相邻的频谱点之间的差值，得到插值点数；
根据所述两个相邻的频谱点以及所述插值点数，确定插值地址；
基于所述插值地址，在一个时钟周期内对功率谱图像按列一次插入等同于所述插值点数的频谱点，得到经过高速并行插值运算的功率谱数据。
在本发明第一方面的第三种可能的实现方式中，所述余辉计算包括三种余辉计算模式，分别是无余辉计算模式、无穷大余辉计算模式和渐变余辉计算模式。
在本发明第一方面的第四种可能的实现方式中，所述无穷大余辉计算模式的运算步骤具体为：
利用无余辉计算式分别计算出前一帧显示图中每一个频谱点的灰度值和后一帧显示图中每一个频谱点的灰度值；
将前一帧显示图中每一个频谱点的灰度值和后一帧显示图中对应频谱点的灰度值进行对比；
若前一帧显示图中某一个频谱点的灰度值Ri1大于后一帧显示图中对应频谱点的灰度值Ri2，则将后一帧显示图中对应频谱点的灰度值置为Ri1，否则置为Ri2。
第二方面，本发明实施例提供了一种数字荧光频谱的频谱监测装置，包括：
信号处理模块，用于对输入信号进行处理，得到功率谱数据；
幅度调整模块，用于对功率谱数据进行高速并行插值运算，并且采用乒乓操作的方式将经过高速并行插值运算的功率谱数据进行叠加，得到位图数据；
余辉计算模块，用于对所述位图数据进行余辉计算以输出频谱显示结果。
在本发明第二方面的第一种可能的实现方式中，所述的数字荧光频谱的频谱监测装置，还包括：
插值运算模块，用于计算所述功率谱数据的幅值差，并根据所述幅值差调整所述功率谱数据的幅度值。
在本发明第二方面的第二种可能的实现方式中，所述计算所述功率谱数据的幅值差，并根据所述幅值差调整所述功率谱数据的幅度值，包括：
对频谱点进行统计，得到频谱点最小值pmin；
利用所述频谱点最小值pmin和调整算式完成每个频谱点的幅值调整，所述调
整算式如下：
p′i＝pi-pmin(i＝1、2......I)；
其中，p′i为调整后的幅值；pi为每一频谱点的幅值，i表示频谱点的数量。
在本发明第二方面的第三种可能的实现方式中，所述余辉计算模块，还用于：
设置凸显门限值；当位图数据小于所述凸显门限值时，所述位图数据赋值为所述凸显门限值。
第三方面，本发明实施例提供了一种数字荧光频谱的频谱监测方法的存储介质，所述数字荧光频谱的频谱监测方法的存储介质用于存储一个或多个计算机程序，所述一个或多个计算机程序包括程序代码，当所述计算机程序在计算机上运行时，所述程序代码用于执行所述的数字荧光频谱的频谱监测方法。
相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：
本发明提供了一种数字荧光频谱的频谱监测方法、装置及存储介质，在获得功率谱数据后，采用插值法对功率谱数据进行高速并行的插值补点运算，一方面能够解决离散信号存在数据缺失的问题，另一方面，相比起现有的单帧循环补点方法大大提高了计算速度；同时，本发明采用乒乓操作的方式将高速并行插值运算得到的功率谱数据进行叠加以得到位图数据，如此能够提高位图计算的速度，保证计算结果的实时性；最后，本方案还采用余辉计算显示算法对所述位图数据进行余辉计算以输出频谱显示结果，以实现余辉显示，如此可以实现余辉凸显、保持和渐变等显示效果，从而更有效地对突发信号、瞬态信号进行捕获和监测。如上所述，本方案提供了一种数字荧光谱技术(DPX)具体实现方案，以监测各种低截获率信号。
附图说明
图1是本发明实施例中的一种数字荧光频谱的频谱监测方法的步骤流程图；
图2是本发明实施例中的一种数字荧光频谱的频谱监测方法的位图插值示意图；
图3是本发明实施例中的一种数字荧光频谱的频谱监测方法的颜色密度分布示意图；
图4是本发明实施例中的一种数字荧光频谱的频谱监测方法的控制程序具体步骤流程图；
图5是本发明实施例中的一种数字荧光频谱的频谱监测方法的插值运算步骤流程图；
图6是本发明实施例中的一种数字荧光频谱的频谱监测方法的余辉计算模式架构图；
图7是本发明实施例中的一种数字荧光频谱的频谱监测装置的架构模块图；
图8是本发明实施例中的一种数字荧光频谱的频谱监测装置的数据流向示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1，本方案提供一种示例性实施例，一种数字荧光频谱的频谱监测方法，步骤包括：
S101、对输入信号进行处理，得到功率谱数据；可以理解的是，所述功率谱数据包括IQ基带数据；
S102、对功率谱数据进行高速并行插值运算，并且采用乒乓操作的方式将经过高速并行插值运算的功率谱数据进行叠加，得到位图数据；
可以理解的是，位图叠加次数M根据带宽进行选择，该方案采用乒乓架构，保证了数据处理的速度及实时性；
S103、对所述位图数据进行余辉计算以输出频谱显示结果。可以理解的是，荧光谱显示需要利用余辉计算算法，本实施例的可选余辉计算算法为指数累积衰减算法。该算法具有对信号进行保持、渐变、凸显等功能，将余时间和像素配色结合在一起，利用该算法能够更好的抓捕瞬态信号进行观察。
在本实施例中，所述数字荧光频谱的频谱监测方法具体实施例可选用可编程逻辑器件来完成，如FPGA。
在本实施例中，所述对输入信号进行处理，具体的处理方式包括下变频处理、多级抽取滤波、FFT计算等，可以得到功率谱或者IQ基带数据。
在本实施例中，所述乒乓操作指的是，对于可编程逻辑器件FPGA集成多片片内RAM，采用乒乓架构利用多片RAM组合成存储矩阵，可以同时高速低时延存取大量数据，完成位图叠加操作；
请参见图2，黑色的点为功率谱离散点，灰色的点为插值点。
可以理解的是，输出频谱显示结果根据余辉计算后的灰度值进行配色显示。
请参见图3，所述配色显示方式具体为：
确定颜色映射曲线的最大值、最小值及曲线形状参数；
最大值参数等于位图的单元格密度最大值，最小值参数等于位图的单元格密度最小值；
曲线形状参数根据颜色密度分布确定，若颜色密度更多地集中到高密度处，则参数curve<1，降低查看的偶发性事件的对比度；若颜色密度较为分散，则参数curve>1，可以看到偶发性事件较好的对比度。
确定参数后，网格计数值的位图将转换成荧光谱图；
其中，荧光谱图灰度值范围是0～255，用8位表示，以尽可能地减少传输的数据量。生成荧光谱图以BMP文件格式表示，颜色映射表已写入BMP文件的颜色索引中，传输至服务端软件后可以直接显示。
请参见图4，本方案还提供一种优选实施例，所述对功率谱数据进行高速并行插值运算，包括：
计算所述功率谱数据的幅值差，并根据所述幅值差调整所述功率谱数据的幅度值。可以理解的是，通过幅值差从而确定纵轴范围，并根据所述幅值差调整所述功率谱数据的幅度值，保证频谱的所有点落入位图内。
具体地，所述计算所述功率谱数据的幅值差，并根据所述幅值差调整所述功率谱数据的幅度值，包括：
对频谱点进行统计，得到频谱点最小值pmin；
利用所述频谱点最小值pmin和调整算式完成每个频谱点的幅值调整，所述调
整算式如下：
p′i＝pi-pmin(i＝1、2……I)；
其中，p′i为调整后的幅值；pi为每一频谱点的幅值，i表示频谱点的数量。
请参见图5，在本实施例中，所述对功率谱数据进行高速并行插值运算，具体为：
获取任意两个相邻的频谱点，并通过计算所述两个相邻的频谱点之间的差值，得到插值点数；
具体地，插值点数计算如下：
p′di＝|pi-pi-1|
其中，p′di表示插值点数；pi、pi-1分别表示两个相邻的频谱点的幅值。
根据所述两个相邻的频谱点以及所述插值点数，确定插值地址；
基于所述插值地址，在一个时钟周期内对功率谱图像按列一次插入等同于所述插值点数的频谱点，得到经过高速并行插值运算的功率谱数据。
需要说明的是，所述插值点数和所述插值地址计算均采用流水线的架构，选择插值数据采用并行架构。
可以理解的是，所述高速并行插值运算目的是将一组一维离散的点进行插值绘图，生成一幅连续画点的二维度图像，增强数字荧光谱显示的连续性，并且采用并行的流水线处理的架构，有利于提高DPX计算速度及满足实时性要求。
本方案还提供一种优选实施例，在所述数字荧光频谱的频谱监测方法中，所述对所述位图数据进行余辉计算，包括：
设置凸显门限值；当位图数据小于所述凸显门限值时，所述位图数据赋值为所述凸显门限值。
通过设置凸显门限值，可以增强对短时脉冲信号捕获能力。
请参见图6，本方案还提供一种优选实施例，在所述数字荧光频谱的频谱监测方法中，所述余辉计算包括三种余辉计算模式，分别是无余辉计算模式、无穷大余辉计算模式和渐变余辉计算模式。
在本实施例中，所述无穷大余辉计算模式的运算步骤具体为：
利用无余辉计算式分别计算出前一帧显示图中每一个频谱点的灰度值和后一帧显示图中每一个频谱点的灰度值；
将前一帧显示图中每一个频谱点的灰度值和后一帧显示图中对应频谱点的灰度值进行对比；
若前一帧显示图中某一个频谱点的灰度值Ri1大于后一帧显示图中对应频谱点的灰度值Ri2，则将后一帧显示图中对应频谱点的灰度值置为Ri1，否则置为Ri2。
所述无余辉计算式具体为：
Figure BDA0002775445880000071
其中，bi表示凸显后的位图值，2k为浮点数转为定点数计算参数，M为叠加次数，Ri为计算得到的灰度值，范围0～255，灰度值最大值为255。
在本实施例中，所述渐变余辉计算模式的运算步骤具体为：
根据最大衰减次数计算出衰减指数；
具体地，所述最大衰减次数可通过以下算式计算得到：
Figure BDA0002775445880000081
其中，最大衰减次数为Nmax，TP表示用户设定余辉保持时间，tb表示每幅位图更新时间，TP和tb均以秒为单位。
具体地，所述衰减指数定义为最大灰度值255经过N次衰减到1时的a值，所述衰减指数计算如下：
Figure BDA0002775445880000082
最大衰减次数为Nmax。
根据所述衰减指数计算出经过若干次衰减后的衰减残余量：
RN＝R0aN
其中，RN表示第N次的衰减残余量；R0表示衰减初值；a为衰减指数，N为衰减次数；
经过若干次衰减后，得到的灰度值等于最后两次衰减的衰减残余量之和。
特别地，当经过若干次衰减后计算得到的灰度值等于255时，采用如下余辉叠加公式可得到历史最大估计值：
Figure BDA0002775445880000083
其中，estimatedValue为历史最大估计值；sumNowMax为最大估计次数；
所述灰度值应重置为：
Figure BDA0002775445880000084
其中，RN’为重置后的灰度值；RN为重置前的灰度值；
若R'N>R'N-1，则用RN’进行显示更新。
在本实施例中，余辉计算需要大量的存储空间，为了节省可编程逻辑器件存储资源，可用外部存储器件完成，如DDR3等。
可以理解的是，本实施例所述渐变余辉位图灰度值需根据设定时间常数按固定比例进行衰减，能够保证较暗的点被较亮点更新时，显示的是较亮的点。
请参见图7，本方案还提供一种示例性实施例，一种数字荧光频谱的频谱监测装置，包括：
信号处理模块201，用于对输入信号进行处理，得到功率谱数据；可以理解的是，所述功率谱数据包括IQ基带数据；
幅度调整模块202，用于对功率谱数据进行高速并行插值运算，并且采用乒乓操作的方式将经过高速并行插值运算的功率谱数据进行叠加，得到位图数据；
在本实施例中，所述幅度调整模块还包括用于对功率谱数据进行叠加的位图叠加模块；所述位图叠加模块完成功率谱数据叠加，叠加得到位图数据，位图叠加次数M根据带宽进行选择，该方案采用乒乓架构，保证了数据处理的速度及实时性。
余辉计算模块203，用于对所述位图数据进行余辉计算以输出频谱显示结果。可以理解的是，荧光谱显示需要利用余辉计算算法，本实施例的可选余辉计算算法为指数累积衰减算法。该算法具有对信号进行保持、渐变、凸显等功能，将余时间和像素配色结合在一起，利用该算法能够更好的抓捕瞬态信号进行观察。
在本实施例中，所述对输入信号进行处理，具体的处理方式包括下变频处理、多级抽取滤波、FFT计算等，可以得到功率谱或者IQ基带数据。
在本实施例中，所述乒乓操作指的是，对于可编程逻辑器件FPGA集成多片片内RAM，采用乒乓架构利用多片RAM组合成存储矩阵，可以同时高速低时延存取大量数据，完成位图叠加操作；
本实施例的数字荧光频谱的频谱监测装置，还包括配色显示模块，所述配色显示模块根据余辉计算后的灰度值进行配色显示，以输出频谱显示结果。
所述配色显示方式具体为：
确定颜色映射曲线的最大值、最小值及曲线形状参数；
最大值参数等于位图的单元格密度最大值，最小值参数等于位图的单元格密度最小值；
曲线形状参数根据颜色密度分布确定，若颜色密度更多地集中到高密度处，则参数curve＜1，降低查看的偶发性事件的对比度；若颜色密度较为分散，则参数curve＞1，可以看到偶发性事件较好的对比度。
确定参数后，网格计数值的位图将转换成荧光谱图；
其中，荧光谱图灰度值范围是0～255，用8位表示，以尽可能地减少传输的数据量。生成荧光谱图以BMP文件格式表示，颜色映射表已写入BMP文件的颜色索引中，传输至服务端软件后可以直接显示。
请参见图8，本方案还提供一种优选实施例，所述数字荧光频谱的频谱监测装置，还包括：
插值运算模块，用于计算所述功率谱数据的幅值差，并根据所述幅值差调整所述功率谱数据的幅度值。
具体地，所述计算所述功率谱数据的幅值差，并根据所述幅值差调整所述功率谱数据的幅度值，包括：
对频谱点进行统计，得到频谱点最小值pmin；
利用所述频谱点最小值pmin和调整算式完成每个频谱点的幅值调整，所述调整算式如下：
p′i＝pi-Pmin(i＝1、2......I)；
其中，p′i为调整后的幅值；pi为每一频谱点的幅值，i表示频谱点的数量。
所述对功率谱数据进行高速并行插值运算，具体为：
获取任意两个相邻的频谱点，并通过计算所述两个相邻的频谱点之间的差值，得到插值点数；
具体地，插值点数计算如下：
p′di＝|pi-pi-1|
其中，p′di表示插值点数；pi、pi-1分别表示两个相邻的频谱点的幅值。
根据所述两个相邻的频谱点以及所述插值点数，确定插值地址；
基于所述插值地址，在一个时钟周期内对功率谱图像按列一次插入等同于所述插值点数的频谱点，得到经过高速并行插值运算的功率谱数据。
需要说明的是，所述插值点数和所述插值地址计算均采用流水线的架构，选择插值数据采用并行架构。
可以理解的是，所述高速并行插值运算目的是将一组一维离散的点进行插值绘图，生成一幅连续画点的二维度图像，增强数字荧光谱显示的连续性，并且采用并行的流水线处理的架构，有利于提高DPX计算速度及满足实时性要求。
本方案还提供一种优选实施例，所述余辉计算模块，还用于：
设置凸显门限值；当位图数据小于所述凸显门限值时，所述位图数据赋值为所述凸显门限值。
通过设置凸显门限值，可以增强对短时脉冲信号捕获能力。
本方案还提供一种优选实施例，所述余辉计算模块，还用于：
设置无余辉计算模式、无穷大余辉计算模式或渐变余辉计算模式。
在本实施例中，所述无穷大余辉计算模式的运算步骤具体为：
利用无余辉计算式分别计算出前一帧显示图中每一个频谱点的灰度值和后一帧显示图中每一个频谱点的灰度值；
将前一帧显示图中每一个频谱点的灰度值和后一帧显示图中对应频谱点的灰度值进行对比；
若前一帧显示图中某一个频谱点的灰度值Ri1大于后一帧显示图中对应频谱点的灰度值Ri2，则将后一帧显示图中对应频谱点的灰度值置为Ri1，否则置为Ri2。
所述无余辉计算式具体为：
Figure BDA0002775445880000111
其中，bi表示凸显后的位图值，2k为浮点数转为定点数计算参数，M为叠加次数，Ri为计算得到的灰度值，范围0～255，灰度值最大值为255。
在本实施例中，所述渐变余辉计算模式的运算步骤具体为：
根据最大衰减次数计算出衰减指数；
具体地，所述最大衰减次数可通过以下算式计算得到：
Figure BDA0002775445880000121
其中，最大衰减次数为Nmax，TP表示用户设定余辉保持时间，tb表示每幅位图更新时间，TP和tb均以秒为单位。
具体地，所述衰减指数定义为最大灰度值255经过N次衰减到1时的a值，所述衰减指数计算如下：
Figure BDA0002775445880000122
最大衰减次数为Nmax。
根据所述衰减指数计算出经过若干次衰减后的衰减残余量：
RN＝R0aN
其中，RN表示第N次的衰减残余量；R0表示衰减初值；a为衰减指数，N为衰减次数；
经过若干次衰减后，得到的灰度值等于最后两次衰减的衰减残余量之和。
特别地，当经过若干次衰减后计算得到的灰度值等于255时，采用如下余辉叠加公式可得到历史最大估计值：
Figure BDA0002775445880000123
其中，estimatedValue为历史最大估计值；sumNowMax为最大估计次数；
所述灰度值应重置为：
Figure BDA0002775445880000124
其中，RN’为重置后的灰度值；RN为重置前的灰度值；
若R'N>R'N-1，则用RN’进行显示更新。
在本实施例中，余辉计算需要大量的存储空间，为了节省可编程逻辑器件存储资源，可用外部存储器件完成，如DDR3等。
可以理解的是，本实施例所述渐变余辉位图灰度值需根据设定时间常数按固定比例进行衰减，能够保证较暗的点被较亮点更新时，显示的是较亮的点。
本发明提供一种示例性实施例，一种数字荧光频谱的频谱监测方法的存储介质，所述数字荧光频谱的频谱监测方法的存储介质用于存储一个或多个计算机程序，所述一个或多个计算机程序包括程序代码，当所述计算机程序在计算机上运行时，所述程序代码用于执行所述的数字荧光频谱的频谱监测方法。
本申请实施例的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质的更具体的示例至少(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读存储介质甚至可以是可在其上打印程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
本方案提供一种数字荧光频谱的频谱监测方法、装置及存储介质，代替了传统单帧循环补点计算方案，高速地将一维离散的点快速形成一幅连续描点的二维图像，大大提高DPX计算速度，满足计算实时性要求。相比起现有技术，对FFT计算得到功率谱进行并行的流水线插值补点运算，采用并行的架构，能够大大提升了DPX的计算速度，保证计算结果的实时性；而现有的对信号处理后得到的功率谱或IQ基带数据进行单帧循环补点运算方法，补点运算速度慢，效率不高。另外，现有的荧光谱余辉配色方案是通过将余辉时间与像素点分开计算与存储，到显示时再重新计算要显示的荧光谱图，流程比较复杂；然而，本方案采用余辉计算方法，所述余辉计算方法具有对信号进行保持、渐变、凸显等功能，将余时间和像素配色结合在一起，利用该算法能够更好的抓捕瞬态信号进行观察，更快速完成DPX处理系统进行信号捕获分析，解决了对瞬态信号，短时脉冲信号捕获监测难的问题，同时精简了处理流程，减少计算与存储资源的使用。本术方案可应用于频谱监测领域、信号测量领域，提供了一种完整高效的DPX处理系统架构，该架构可以更好的对DPX技术进行工程实践应用。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory,ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory,RAM)等。

Claims (7)

1.一种数字荧光频谱的频谱监测方法，其特征在于，步骤包括：
对输入信号进行处理，得到功率谱数据；
对功率谱数据进行高速并行插值运算，并且采用乒乓操作的方式将经过高速并行插值运算的功率谱数据进行叠加，得到位图数据；所述对功率谱数据进行高速并行插值运算，包括：获取任意两个相邻的频谱点，并通过计算所述两个相邻的频谱点之间的差值，得到插值点数；根据所述两个相邻的频谱点以及所述插值点数，确定插值地址；基于所述插值地址，在一个时钟周期内对功率谱图像按列一次插入等同于所述插值点数的频谱点，得到经过高速并行插值运算的功率谱数据；
对所述位图数据进行余辉计算以输出频谱显示结果；
所述对功率谱数据进行高速并行插值运算，包括：
计算所述功率谱数据的幅值差，并根据所述幅值差调整所述功率谱数据的幅度值。
2.如权利要求1所述的数字荧光频谱的频谱监测方法，其特征在于，所述余辉计算包括三种余辉计算模式，分别是无余辉计算模式、无穷大余辉计算模式和渐变余辉计算模式。
3.如权利要求2所述的数字荧光频谱的频谱监测方法，其特征在于，所述无穷大余辉计算模式的运算步骤具体为：
利用无余辉计算式分别计算出前一帧显示图中每一个频谱点的灰度值和后一帧显示图中每一个频谱点的灰度值；
将前一帧显示图中每一个频谱点的灰度值和后一帧显示图中对应频谱点的灰度值进行对比；
若前一帧显示图中某一个频谱点的灰度值Ri1大于后一帧显示图中对应频谱点的灰度值Ri2，则将后一帧显示图中对应频谱点的灰度值置为Ri1，否则置为Ri2。
4.一种数字荧光频谱的频谱监测装置，其特征在于，包括：
信号处理模块，用于对输入信号进行处理，得到功率谱数据；
幅度调整模块，用于对功率谱数据进行高速并行插值运算，并且采用乒乓操作的方式将经过高速并行插值运算的功率谱数据进行叠加，得到位图数据；所述对功率谱数据进行高速并行插值运算，包括：获取任意两个相邻的频谱点，并通过计算所述两个相邻的频谱点之间的差值，得到插值点数；根据所述两个相邻的频谱点以及所述插值点数，确定插值地址；基于所述插值地址，在一个时钟周期内对功率谱图像按列一次插入等同于所述插值点数的频谱点，得到经过高速并行插值运算的功率谱数据；
余辉计算模块，用于对所述位图数据进行余辉计算以输出频谱显示结果；
插值运算模块，用于计算所述功率谱数据的幅值差，并根据所述幅值差调整所述功率谱数据的幅度值。
5.如权利要求4所述的数字荧光频谱的频谱监测装置，其特征在于，所述计算所述功率谱数据的幅值差，并根据所述幅值差调整所述功率谱数据的幅度值，包括：
对频谱点进行统计，得到频谱点最小值pmin；
利用所述频谱点最小值pmin和调整算式完成每个频谱点的幅值调整，所述调整算式如下：
p′i＝pi-pmin(i＝1、2......I)；
其中，p′i为调整后的幅值；pi为每一频谱点的幅值，i表示频谱点的数量。
6.如权利要求4所述的数字荧光频谱的频谱监测装置，其特征在于，所述余辉计算模块，还用于：
设置凸显门限值；当位图数据小于所述凸显门限值时，所述位图数据赋值为所述凸显门限值。
7.一种数字荧光频谱的频谱监测方法的存储介质，其特征在于，所述数字荧光频谱的频谱监测方法的存储介质用于存储一个或多个计算机程序，所述一个或多个计算机程序包括程序代码，当所述计算机程序在计算机上运行时，所述程序代码用于执行上述权利要求1至3任一项所述的数字荧光频谱的频谱监测方法。
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