自定义数字荧光示波器通道颜色的方法和数字荧光示波器与流程

本发明涉及示波器技术领域，具体涉及一种自定义数字荧光示波器通道颜色的方法和数字荧光示波器。

背景技术

数字荧光示波器是继模拟实时示波器和数字存储示波器之后的第三代示波器技术。数字荧光示波器的波形捕获更新率较高，能够捕获像毛刺、矮脉冲这样的偶发信号，同时，数字荧光示波器能够通过亮度或色彩来呈现长时间内信号的变化情况，可用来观察十分复杂的信号，因此，在电子设备的研发和生产以及测量等技术方面得到了广泛的应用。

目前，数字荧光示波器每个采集通道的数据处理流程可以用图1来表示，如图1所示，数字荧光示波器的每个波形采集通道先采集波形数据并存储，接着对采集的波形数据进行波形辉度叠加，然后将叠加的结果生成rgb数据，即将叠加的结果映射到r(red，红)、g(green，绿)和b(blue，蓝)三个分量上，再由这三个分量组合形成一种波形颜色，在屏幕中显示出来。对于数字荧光示波器的不同波形采集通道，其波形颜色不相同，但目前支持的波形采集通道颜色仅有固定的几种颜色，在数字荧光示波器出厂时，厂商将特定的颜色定义到特定的波形采集通道上，用户无法进行修改。这样，对于患有色弱或者颜色识别障碍的用户来说，将难以通过颜色来区分波形采集通道。

技术实现要素：

本申请提供一种自定义数字荧光示波器通道颜色的方法和数字荧光示波器，以使数字荧光示波器能够以自定义的通道颜色显示波形。

根据第一方面，一种实施例中提供一种自定义数字荧光示波器通道颜色的方法，应用于数字荧光示波器的每个波形采集通道上，包括：

采集波形数据，并将所述波形数据存储至波形数据存储器中；

对所述波形数据进行辉度叠加，得到辉度叠加结果，并将所述辉度叠加结果作为明度值，；

获取色相定义端的色相值和饱和度定义端的饱和度值，所述色相定义端的色相值和所述饱和度定义端的饱和度值由用户自定义；

将所述色相值、所述饱和度值和所述明度值转换为rgb数据；

根据所述rgb数据显示辉度渐变的波形颜色。

根据第二方面，一种实施例中提供一种数字荧光示波器，包括：

采集控制模块，用于采集波形数据；

波形数据存储器，用于存储所述采集控制模块采集的波形数据；

色相定义端，用于定义色相值；

饱和度定义端，用于定义饱和度值；

波形处理器，用于对所述波形数据进行辉度叠加，得到辉度叠加结果，并将所述辉度叠加结果作为明度值，获取所述色相定义端的色相值和所述饱和度定义端的饱和度值，将所述色相值、所述饱和度值和所述明度值转换为rgb数据；

显示屏，用于根据所述rgb数据显示辉度渐变的波形颜色。

依据上述实施例的自定义数字荧光示波器通道颜色的方法和数字荧光示波器，对于数字荧光示波器的每一个波形采集通道，由于色相值和饱和度值可以由用户在色相定义端和饱和度定义端进行自定义设置，同时以波形数据的辉度叠加结果作为明度值，将明度值和用户自定义的色相值和饱和度值转换为rgb数据进行显示，使得数字荧光示波器能够在显示屏上显示出用户自定义的波形颜色，并且显示出的波形颜色具有辉度渐变的荧光效果。

附图说明

图1为现有技术中数字荧光示波器每个采集通道的数据处理流程图；

图2为色相环的排列分布示意图；

图3为明度变化示意图；

图4为饱和度变化示意图；

图5为本发明实施例中数字荧光示波器的结构示意图；

图6为本发明实施例中波形处理器的结构示意图；

图7为本发明实施例中自定义数字荧光示波器通道颜色的方法的流程图。

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。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。

hsl色彩模式是工业界的一种颜色标准，其中，hsl是指色相(hue，简称h)、饱和度(saturation，简称s)和明度(lightness，简称l)，是通过对色相(h)、饱和度(s)和明度(l)这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，hsl即是代表色相、饱和度和明度这三个通道的颜色，通过对这三种颜色进行不同比例的混合便可得到各种不同的颜色，这个标准几乎包括了人类视力所能感知的所有颜色，是目前运用最广的颜色系统之一。

具体的，hsl中的h代表的是人眼所能感知的颜色范围，这些颜色分布在一个平面的色相环上，取值范围是0°到360°的圆心角，每个角度可以代表一种颜色。图2示出了色相环的排列分布示意图，如图2所示，六大主色按照60°圆心角的间隔排列在色相环上，分别为：红色(位于0°或360°的位置)、黄色(位于60°的位置)、绿色(位于120°的位置)、青色(位于180°的位置)、蓝色(位于240°的位置)和洋红色(位于300°的位置)。色相环的这六大主色用作基本参考，在不改变光感的情况下，通过旋转色相环来改变颜色。这样，沿旋转箭头的方向，对应分布着从红色渐变到黄色、从黄色渐变到绿色、从绿色渐变到青色、从青色渐变到蓝色、从蓝色渐变到洋红色、从洋红色渐变到红色而形成的各种颜色，每一个角度都代表着一种颜色，这些颜色都可以被人眼所感知。

hsl中的l代表着色彩的明度，用来控制色彩的明暗变化。图3为明度变化示意图，如图3所示，用圆截面代表色相环，对于色相环上的任意一种颜色，沿箭头所指的方向，明度值从0％逐渐增加到100％，即l的取值范围为0％至100％，数值越小，色彩越暗，越接近于黑色；反之，数值越大，色彩越亮，越接近于白色。

hsl中的s代表色彩的饱和度，反映了色彩的纯净程度。图4为饱和度变化示意图，如图4所示，用圆截面代表色相环，对于色相环上的任意一种颜色，在相同的明度下，沿箭头所指的方向，饱和度从0％逐渐增加到100％，即可用0％至100％范围的值来描述相同色相和相同明度下色彩的纯度变化，数值越大，颜色中的灰色越少，则颜色的纯净度越高，颜色越鲜艳。

在本发明实施例中，对采集的波形数据进行辉度叠加，得到辉度叠加结果，并将该辉度叠加结果作为明度值，同时获取用户通过色相定义端的和饱和度定义端自定义的色相值的饱和度值，将得到的色相值、饱和度值和明度值转换为rgb数据，根据该rgb数据显示辉度渐变的波形颜色。

图5为本发明实施例提供的数字荧光示波器的结构示意图，如图5所示，该数字荧光示波器包括：采集控制模块1、波形数据存储器2、色相定义端3、饱和度定义端4、波形处理器5和显示屏6。其中，采集控制模块1采集波形数据，并将采集的波形数据送至波形数据存储器2中进行存储；色相定义端3用于定义色相值h，饱和度定义端4用于定义饱和度值s，用户可以通过色相定义端3和饱和度定义端4对h值和s值进行自定义；波形处理器5用于对波形数据进行处理，将处理后的波形数据送给显示屏6进行显示。在本实施例中，波形处理器5的结构示意图如图6所示，包括辉度叠加模块51、获取模块52和hsl/rgb转换模块53，其中，辉度叠加模块51用于从波形数据存储器2中读出波形数据，对该波形数据进行辉度叠加，得到辉度叠加结果，并将该辉度叠加结果作为明度值l送给hsl/rgb转换模块53；获取模块52用于获取用户通过色相定义端3定义的h值和通过饱和度定义端4定义的s值；hsl/rgb转换模块53用于将得到的h、s和l值转换为rgb数据，然后将该rgb数据送给显示屏6，这时，显示屏6根据该rgb数据显示辉度渐变的波形颜色。

在实际应用中，数字荧光示波器还包括面板，色相定义端3和饱和度定义端4设置在该面板上，其中的色相定义端3可以是色相定义旋钮，也可以是色相定义调节开关，用户可以通过该旋钮或调节开关对h进行自定义；同样的，饱和度定义端4可以是饱和度定义旋钮，也可以是饱和度定义调节开关，用户可以通过该旋钮或调节开关对s值进行调节和自定义。

在另一实施例中，显示屏6可以为触摸屏，该触摸屏上设置有色相定义端3和饱和度定义端4的调节菜单，用户可以通过操作触摸屏的该调解菜单来控制色相定义端3和饱和度定义端4，从而对色相定义端3的h值和饱和度定义端4的s值进行调节和自定义。

在又一实施例中，显示屏6可以为触摸屏，可以在该触摸屏上设置色相定义端3和饱和度定义端4的功能菜单，在选中该功能菜单时，用户可以通过面板上的通用按键或旋钮进行h值和s值的调节和自定义。比如，用户可以在触摸屏上选择色相定义功能，然后通过数字荧光示波器面板上的通用按钮或旋钮调节色相定义端3，从而实现对h值的调节和自定义；对于饱和度定义端4的s值的调节和自定义，也可进行类似的操作。

实际应用中，色相定义端3的色相值的取值范围可以设置为0至360度，通过调节色相定义端3实现在0至360度之间的选择定义。饱和度定义端4的饱和度值的取值范围可以设置为0％至100％，同样通过调节饱和度定义端4实现在0％至100％之间的选择定义。

基于上述数字荧光示波器，本发明实施例提供一种自定义数字荧光示波器通道颜色的方法，该方法的流程图如图7所示，应用在数字荧光示波器的每个波形采集通道上，该方法可以包括以下步骤：

步骤s11：采集并存储波形数据。

数字荧光示波器通过采集控制模块1采集波形数据，该波形数据经过模拟数字转换器转换之后送至波形数据存储器2中进行存储。

步骤s12：辉度叠加得到明度值。

辉度叠加模块51对波形数据进行辉度叠加，得到辉度叠加结果，并将该辉度叠加结果作为明度值l送给hsl/rgb转换模块53。具体的，辉度叠加模块51从波形数据存储器2中读取出波形数据，然后获取该波形数据对应的辉度存储单元内的辉度值，并对该辉度值加1后重新写入该辉度存储单元内，在每个屏幕刷新周期到来时，读出每一个辉度存储单元内的辉度值，得到辉度叠加结果，然后将该辉度叠加结果作为明度值l送给hsl/rgb转换模块53。

实际应用中，进行辉度叠加之后获得的辉度叠加结果的范围是0至255，而l的取值范围为0至1，因此，在获得辉度叠加结果之后，需要将该辉度叠加结果先进行量化处理，转化到0至1的范围内，然后作为l送给hsl/rgb转换模块53。

在实际应用中，数字荧光示波器的显示屏的屏幕刷新频率可以是60hz，即就是每16.6ms刷新一次屏幕，而数字荧光示波器的波形数据采集速度要远远大于屏幕刷新频率，为了能将数字荧光示波器采集的波形数据都显示到显示屏上，则可以采用对波形数据进行辉度叠加的方法。

具体的，辉度叠加模块51从波形数据存储器2中读取当前屏幕刷新周期内的第一次采集的波形数据时，可以认为用于存储辉度值的辉度存储器是空的，即辉度存储器的所有辉度存储单元都为0，这时，对第一次采集的波形数据对应的辉度存储单元内直接写入辉度值1。辉度叠加模块51从波形数据存储器2中读取第二次采集的波形数据时，辉度存储器中已存储有第一次采集的波形数据对应的辉度值，这时，辉度叠加模块51获取第二次采集的波形数据对应的辉度存储单元的辉度值，如果获得的辉度值是1，则说明该辉度存储单元中存储有第一次采集的波形数据的辉度值，这时，对该辉度值加1后重新写入该辉度存储单元，写入后该辉度存储单元的辉度值变为2；而如果获得的辉度值是0，则说明第一次采集的波形数据没有覆盖到该辉度存储单元，这时，对该辉度值同样加1后写入该辉度存储单元，写入后该辉度存储单元的辉度值变为1。

以此类推，对于辉度叠加模块51读取出的每一个波形数据，都对该波形数据对应的辉度存储单元内的辉度值进行加1操作，直到屏幕刷新周期到来时将所有辉度存储单元内的辉度值数据均读出来，得到辉度叠加结果，然后将该辉度叠加结果作为l送给hsl/rgb转换模块53进行转换，同时将所有辉度存储单元内的辉度值清零，开始下一个屏幕刷新周期的累加。辉度存储单元内的辉度值越大，说明该存储单元对应的波形数据出现的频次越高，而辉度值为0的，说明此前的波形数据都没有覆盖该辉度存储单元。

这里对辉度的处理是以正常模式来说明的，实际应用中，对数字荧光示波器辉度的处理还可以是有限余辉模式或无限余辉模式。其中，在有限余辉模式中设置有一个辉度保持时间，当读出当前屏幕刷新周期的辉度叠加结果后，辉度存储器中的辉度值会变成历史辉度值，不会马上清零，而是慢慢递减，直到设置的辉度保持时间到了之后才完全递减为0，该过程中，历史辉度值的递减与新采集数据的辉度叠加是同时进行的。与有限余辉模式相比，无限余辉模式下的辉度值永远不会清零，历史辉度值会递减到一个较低的辉度值并一直保持下去。

实际应用中，每一个辉度存储单元都与数字荧光示波器的显示屏上的每个像素点一一对应，辉度值高的像素点用亮色显示，辉度值低的像素点用暗色显示，以此便可以达到辉度渐变的效果。

步骤s13：获取色相值和饱和度值。

获取模块52获取色相定义端3的h值和饱和度定义端4的s值，其中，色相定义端3的h值和饱和度定义端4的s值由用户自定义。

实际应用中，色相定义端3可以是色相定义旋钮或者是色相定义调节开关，可以设置其h值的取值范围为0至360度，这样，用户便可以通过调节该色相定义旋钮或通过调节色相定义调节开关设定出任一h值。饱和度定义端4也可以是饱和度定义旋钮或者是饱和度定义调节开关，可以设置其s值的取值范围为0％至100％，同样的，用户也可以通过调节饱和度定义旋钮或者是通过调节饱和度定义调节开关设定出任一s值。

在现有的正常色彩显示模式下，是将辉度叠加结果直接映射到r、g和b三个分量上，产生支持波形采集通道颜色的固定六中颜色，分别为：①r＝辉度值，g＝b＝0；②g＝辉度值，r＝b＝0；③r＝g＝0，b＝辉度值；④r＝辉度值，g＝辉度值，b＝0；⑤r＝0，g＝辉度值，b＝辉度值；⑥r＝辉度值，g＝0，b＝辉度值；其中的辉度值的取值范围为0至255。厂商将这六种特定颜色定义到特定通道后，用户不可修改。

而在本实施例的方案，通过向用户开放h和s，使用户能够自定义h和s的值，从而能够实现波形颜色的自定义选择，使得用户可选择的颜色范围大大增加。

步骤s14：将hsl转换为rgb。

hsl/rgb转换模块53得到h值、s值和l值之后，采用hsl转rgb算法将该h值、s值和l值转换为rgb数据。在实际应用中，h的取值范围为0至360度，s的取值范围为0％至100％，即为0至1，l的取值范围为0至1，转换得到的r、g和b的取值范围为0至1。

具体的，hsl/rgb转换模块53采用的hsl转rgb算法的实现过程为：

(1)判断s的值：若s＝0，则r、g和b的值均等于l的值；否则从(2)开始执行；

(2)根据i＝int(h/60)得到i的值，其中，int代表取整运算；

(3)根据公式f＝h/60-i计算变量f；

(4)计算中间变量a、b和c，a、b和c的计算公式分别为：

a＝l*(1-s)；

b＝l*(1-s*f)；

c＝l*(1-s*(1-f))；

(5)根据i的值确定r、g和b的值，得到rgb数据，具体为：

若i＝0，则确定出r＝l，g＝c，b＝a；

若i＝1，则确定出r＝b，g＝l，b＝a；

若i＝2，则确定出r＝a，g＝l，b＝c；

若i＝3，则确定出r＝a，g＝b，b＝l；

若i＝4，则确定出r＝c，g＝a，b＝l；

若i＝5，则确定出r＝l，g＝a，b＝b。

在上述hsl转rgb算法中，当i＝0时，颜色位于图3所示色相环的0～60°之间；当i＝1时，颜色位于图3所示色相环的60～120°之间；当i＝2时，颜色位于图3所示色相环的120～180°之间；当i＝3时，颜色位于图3所示色相环的180～240°之间；当i＝4时，颜色位于图3所示色相环的240～300°之间；当i＝5时，颜色位于图3所示色相环的300～360°之间。

步骤s15：根据rgb显示波形颜色。

hsl/rgb转换模块53在将h、s和l值转换为rgb数据之后，将该rgb数据送给显示屏6，显示屏6在该rgb数据的驱动下便可以显示出用户自定义的波形颜色，而且，由于其中的l值是辉度叠加模块51对波形数据进行辉度叠加得到的辉度叠加结果，波形数据出现的频次越高，辉度值越大，转换得到的颜色越明亮，从而使得显示的波形颜色同时具有辉度渐变的荧光效果。

本发明实施例提供的自定义数字荧光示波器通道颜色的方法，先通过采集控制装置采集波形数据，并将该波形数据存储到波形数据存储器中，接着由辉度叠加模块对波形数据进行辉度叠加，得到辉度叠加结果，并将该辉度叠加结果作为明度值l送给hsl/rgb转换模块，再由hsl/rgb转换模块将l值与用户自定义的h值和s值转换为rgb数据，然后将该rgb数据显示在显示屏上。由于向用户开放了h和s，对于每一个波形采集通道而言，用户可以通过改变h和s来自定义波形颜色，将波形采集通道的颜色设置到用户可识别区分的颜色，便于用户的使用。同时，l是波形数据的辉度叠加结果，其与h和s一起转换成rgb数据来驱动显示屏，这使得数字荧光示波器不仅能够在显示屏上显示出用户自定义的波形颜色，而且显示出的波形颜色具有辉度渐变的荧光效果。

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。