[发明专利]一种椭圆弯晶谱仪数据采集与处理系统

权利要求书

1.一种椭圆弯晶谱仪数据采集与处理系统，其特征在于，所述系统包括：

CCD光电转换模块、模拟前端的AD应用模块、FPGA驱动及控制模块、USB接口传输模块、系统电源模块；系统电源模块用于对系统进行供电，系统上电之后，上位机通过USB接口传输模块向FPGA驱动及控制模块发送控制命令，USB接口传输模块基于该控制命令完成对FPGA驱动及控制模块的数据采集参数进行初始化设置；FPGA驱动及控制模块根据初始的采集参数产生与之对应的CCD驱动时序，使CCD光电转换模块在该驱动时序的控制下工作；CCD光电转换模块将采集到的光信号转换成电信号输出，经过模拟前端的AD应用模块完成模拟前端处理和A/D数据转换；系统使用小波变换算法来处理硬件部分工作过程中产生的噪声。

2.根据权利要求1所述的椭圆弯晶谱仪数据采集与处理系统，其特征在于，系统配置FPGA驱动及控制模块上FIFO存储空间实现数据缓存和时钟域转换，再通过USB接口传输模块将数据读出到上位机以进行后期数据分析和处理。

3.根据权利要求1所述的椭圆弯晶谱仪数据采集与处理系统，其特征在于，系统获取激光等离子体X射线的光谱图像，经过USB接口传输模块实现与PC机间的数据通讯，并将传输的数据显示到PC机上。

4.根据权利要求1所述的椭圆弯晶谱仪数据采集与处理系统，其特征在于，系统利用去噪后的光谱图像获取X射线的谱线图，经过波长的标定将像素与光强的关系转化为波长与强度的关系，进而得到椭圆弯晶谱仪的空间分辨率，并计算得到等离子体的温度和旋转速度。

5.根据权利要求1所述的椭圆弯晶谱仪数据采集与处理系统，其特征在于，系统使用小波变换算法来处理硬件部分工作过程中产生的噪声，具体包括：

步骤1：将含噪图像进行双密度双树复小波变换，将其进行四级分解后得到各层的子带系数；

步骤2：分别比较计算邻域窗口3*3、5*5、7*7的相关度系数θ_i(i＝1,2,3)，选取相关系数符合要求的邻域窗口作为当前待估计小波系数的窗口，并计算每个小波系数方差σ²，对于噪声方差利用鲁棒中值器估计，进而利用变系数双变量模型计算小波系数w₁；

步骤3：将去噪后的高频子带小波系数和低频子带小波系数进行逆双密度双树复小波变换，进而得到去噪后的图像。

6.根据权利要求5所述的椭圆弯晶谱仪数据采集与处理系统，其特征在于，所述步骤2中，采用DD-DTCWT对图像进行分解，根据小波系数的特点，计算二维图像邻域窗口相关度系数，并选择其中符合要求的邻域窗口作为当前待估计小波系数的窗口；根据图像小波系数的层内相关性，将图像各子带分成各个小子块，分别计算各子块的方差即：

其中，N(k)是第k个小波系数为中心的临近局部矩形窗区域，y_i为第i个子带中的小波系数观测值(观测值代表含噪声的值)，M为矩形窗区域的尺寸；每个小波系数对应的方差σ²为：

其中，k为第k个小波系数；对于噪声方差，采用鲁棒均值噪声估计方法来估计噪声方差为：

其中，median为中值函数，小波系数y_i的估计来自于子带H₁H₁。