用于光電子器件的功率譜的數(shù)據(jù)壓縮的編碼方法和解碼方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于光電子器件的功率譜的數(shù)據(jù)壓縮的編碼方法，其中所述光電子器件的至少一個(gè)功率譜被提供并且在特定的采樣波長(zhǎng)處被采樣，以產(chǎn)生離散輸出譜。該離散輸出譜被加索引，以產(chǎn)生具有離散輸出值的輸出圖，而且波長(zhǎng)被連續(xù)的輸出索引替換。通過(guò)離散頻率變換將輸出圖從輸出域變換到圖像域產(chǎn)生了具有離散圖像值的圖表。當(dāng)所述圖表隨后被壓縮時(shí)，所述圖表的重要的和較不重要的組成部分被標(biāo)識(shí)并且所述較不重要的組成部分從所述圖表被排除。所述經(jīng)壓縮的圖表被數(shù)字化，以生成經(jīng)壓縮的譜數(shù)據(jù)，而且在所述經(jīng)壓縮的圖表上的每個(gè)圖像值都被分配有具有特定的位深的相對(duì)應(yīng)的數(shù)字?jǐn)?shù)。
【專利說(shuō)明】
用于光電子器件的功率譜的數(shù)據(jù)壓縮的編碼方法和解碼方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于壓縮光電子器件的一個(gè)或者多個(gè)功率譜的方法，而且涉及一種用于給功率譜解壓的方法。
[0002]本專利申請(qǐng)要求了德國(guó)專利申請(qǐng)10 2014 101 307.7的優(yōu)先權(quán)，該德國(guó)專利申請(qǐng)10 2014 101 307.7的公開內(nèi)容通過(guò)引用被結(jié)合于此。
【背景技術(shù)】
[0003]光電子器件(例如發(fā)光二極管(LED，發(fā)光裝置))被用于各種技術(shù)應(yīng)用中。特別是，LED正越來(lái)越多地被用于照明目的。根據(jù)相應(yīng)的應(yīng)用，可以制造已經(jīng)限定了光特性的不同的LED。然而，在相同的器件系列的LED中，由于制造而出現(xiàn)在光特性方面或多或少的顯著的變化。當(dāng)光屬性的某個(gè)變異對(duì)于一些使用LED的領(lǐng)域沒有問(wèn)題時(shí)，對(duì)于特定的特別應(yīng)用的先決條件是對(duì)所使用的LED的光特性的最大準(zhǔn)確的認(rèn)知。因此，由人眼感知的LED光通常已經(jīng)借助于少量宏觀數(shù)據(jù)(例如光度學(xué)亮度和顏色軌跡(color locus))而充分地被表征。對(duì)于特別是通過(guò)傳感器來(lái)記錄LED光的應(yīng)用，有利的是具有對(duì)各個(gè)單獨(dú)的LED的特性的最大準(zhǔn)確的認(rèn)知。因此，除了諸如輻射度的亮度的宏觀數(shù)據(jù)之外，特別是具有大得多的數(shù)據(jù)量的光功率譜對(duì)于通過(guò)傳感器來(lái)記錄的LED光是令人感興趣的。這里可以被提及的例子是移動(dòng)電話，所述移動(dòng)電話的攝像機(jī)模塊記錄了內(nèi)部LED閃爍的光。
[0004]對(duì)于具有多個(gè)可單獨(dú)地控制的顏色的LED器件(LED芯片)，有相對(duì)應(yīng)地被增加的數(shù)據(jù)量。因此，在被集成在LED器件中的存儲(chǔ)模塊中對(duì)這些數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)需要相對(duì)大的存儲(chǔ)器容積，這尤其與相對(duì)高的制造成本相關(guān)聯(lián)。因?yàn)橄鄬?duì)應(yīng)的存儲(chǔ)模塊的尺寸也隨著存儲(chǔ)容量增加，所以大的存儲(chǔ)器容積恰恰在具有明顯被限制的安裝空間的應(yīng)用領(lǐng)域中是相對(duì)關(guān)鍵的。
[0005]到目前為止的用于表征LED器件的方法尤其包括所謂的“分級(jí)(binning)”。在這種情況下，LED器件被劃分成所謂的級(jí)(bin)，其中每個(gè)級(jí)都被分配了參數(shù)范圍。在相對(duì)精細(xì)的分布的情況下，一些參數(shù)(例如亮度和顏色)可以借助于分級(jí)針對(duì)每個(gè)LED器件相對(duì)應(yīng)地準(zhǔn)確地被表征。然而，由于數(shù)據(jù)數(shù)量，譜信息不能通過(guò)分級(jí)有意義地被處理。
[0006]此外，為了表征各個(gè)單獨(dú)的LED器件，可能使用所謂的數(shù)據(jù)文件，其中LED例如已經(jīng)在芯片層面(晶片圖)被測(cè)量并且被配備有唯一的代碼(例如激光碼)。在這種情況下，數(shù)據(jù)必須離線地例如以數(shù)據(jù)文件的形式被傳送給用戶，所述數(shù)據(jù)文件允許借助于LED器件的唯一的代碼分配數(shù)據(jù)。
[0007]如果功率譜被存儲(chǔ)在LED器件的存儲(chǔ)模塊中，那么引起對(duì)相對(duì)應(yīng)地大的并且因此昂貴的存儲(chǔ)模塊的需求。否則，只有少量的用于表征LED器件的數(shù)據(jù)可被存儲(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，本發(fā)明的目標(biāo)是提供如下可能性:利用在光電子器件的只有有限的存儲(chǔ)容量的存儲(chǔ)裝置中盡可能高的信息內(nèi)容來(lái)存儲(chǔ)光電子器件的譜數(shù)據(jù)。該目標(biāo)通過(guò)按照權(quán)利要求I所述的用于壓縮光電子器件的功率譜的編碼方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，該目標(biāo)還通過(guò)按照權(quán)利要求14所述的用于給光電子器件的功率譜解壓的解碼方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。其它的有利的實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中被詳細(xì)說(shuō)明。
[0009]根據(jù)用于壓縮光電子器件的功率譜的方法，光電子器件的至少一個(gè)功率譜被提供并且在特定的采樣波長(zhǎng)處被采樣，以便產(chǎn)生離散源譜(discrete source spectrum)。該離散源譜隨后被加索引(index)，以便產(chǎn)生具有離散源值的源圖(source graph)，其中波長(zhǎng)被連續(xù)的索引代替。隨后通過(guò)借助于離散頻率變換將源圖從源域變換到圖像域來(lái)產(chǎn)生具有離散圖像值的圖表(image graph)。圖表的壓縮隨后被執(zhí)行，其中圖表的重要的和低重要性的組成部分被標(biāo)識(shí)并且低重要性的組成部分從圖表被排除。最后，經(jīng)壓縮的圖表被數(shù)字化，以便產(chǎn)生經(jīng)壓縮的譜數(shù)據(jù)，其中經(jīng)壓縮的圖表的每個(gè)圖像值都被分配了相對(duì)應(yīng)的具有確定的位深的數(shù)字?jǐn)?shù)(digital number)。借助于該壓縮方法，一個(gè)或者多個(gè)功率譜的意圖要被存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)數(shù)量可以明顯被減小。因此，甚至可以在具有相對(duì)小的存儲(chǔ)器容積的存儲(chǔ)模塊中存儲(chǔ)具有相對(duì)高的信息內(nèi)容的功率譜。使用小的存儲(chǔ)模塊允許相關(guān)聯(lián)的光電子器件的小的安裝尺寸。此外，通過(guò)使用具有低存儲(chǔ)容量的存儲(chǔ)裝置可以將制造成本保持得低。
[0010]根據(jù)一個(gè)有利的實(shí)施例，借助于離散余弦變換來(lái)執(zhí)行源圖的變換。借助于離散余弦變換，相對(duì)簡(jiǎn)單明了地可能的是:將重要的信號(hào)分量與不重要的信號(hào)分量分離。當(dāng)使用實(shí)數(shù)時(shí)，與可比較的變換(例如離散傅立葉變換)相比，借助于離散余弦變換可能避免用復(fù)數(shù)來(lái)進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算。由此，可以減小用于對(duì)功率譜進(jìn)行編碼和解碼的計(jì)算費(fèi)用。
[0011]根據(jù)另一有利的實(shí)施例，通過(guò)存儲(chǔ)具有借助于離散頻率變換來(lái)產(chǎn)生的圖表的低索引的圖像值并且通過(guò)借助于離散頻率變換將圖表的剩余的圖像值重新變換，離散頻率變換的級(jí)聯(lián)被執(zhí)行。變換的這樣的聯(lián)結(jié)(concatenat1n)允許在總信息沒有實(shí)質(zhì)的損失的情況下將重要的信號(hào)分量成功地集中到低的索引。這首先是在具有重要的并且特別是系統(tǒng)化地高頻分量的譜值的情況下是有利的。
[0012]根據(jù)另一實(shí)施例，具有在閾值索引以上的索引的圖像值在壓縮圖表期間被排除，其中閾值索引以固定的方式被預(yù)先確定或者動(dòng)態(tài)地被確定。借助于閾值索引來(lái)進(jìn)行過(guò)濾表示特別簡(jiǎn)單而且同時(shí)非常有效的壓縮方法。通過(guò)簡(jiǎn)單地按相對(duì)應(yīng)的索引比例使閾值索引移位，可以關(guān)于經(jīng)壓縮的譜數(shù)據(jù)的尺寸和壓縮度非常簡(jiǎn)單明了地優(yōu)化該壓縮方法。
[0013]根據(jù)另一實(shí)施例，功率譜的譜值在采樣之前被乘以第一比例因子。在這種情況下，在整個(gè)波長(zhǎng)范圍上恒定的值或者與波長(zhǎng)有關(guān)的函數(shù)被用作第一比例因子，其中所述第一比例因子被建立用于多個(gè)功率譜或者根據(jù)相應(yīng)的功率譜動(dòng)態(tài)地被確定。功率譜的值可以借助于該縮放步驟來(lái)適配。特別是，借助于縮放，多個(gè)功率譜可以按功率比例彼此相匹配。將函數(shù)用作比例因子允許被優(yōu)化的縮放，而將固定值用作比例因子允許特別簡(jiǎn)單明了的縮放。特別是當(dāng)不同的光電子器件的功率譜彼此只有非實(shí)質(zhì)的差別時(shí)，使用提前建立的比例因子是值得推薦的。在這種情況下，借助于表格可以操作解碼器，使得比例因子或者該比例因子的相對(duì)應(yīng)的參數(shù)并不需要隨著經(jīng)編碼的譜數(shù)據(jù)被傳送給解碼器。另一方面，動(dòng)態(tài)地確定比例因子提供了針對(duì)每個(gè)單獨(dú)的光電子器件的縮放的優(yōu)化。
[0014]根據(jù)另一實(shí)施例，在將圖表壓縮之后，圖像值借助于第二比例因子被縮放，其中預(yù)先確定的或動(dòng)態(tài)地被確定的恒定值或者預(yù)先確定的或動(dòng)態(tài)地被確定的函數(shù)被用作所述第二比例因子。借助于對(duì)經(jīng)變換的并且經(jīng)壓縮的圖表的縮放，可以針對(duì)數(shù)字化來(lái)優(yōu)化圖像值。用這種方法，例如使經(jīng)壓縮的圖表的所有值都進(jìn)入到在-1到+1之間的范圍內(nèi)，這允許特別簡(jiǎn)單明了的數(shù)字化。
[0015]根據(jù)另一實(shí)施例，為了縮放，經(jīng)壓縮的圖表的包絡(luò)被確定，而且經(jīng)壓縮的圖表的圖像值被除以該包絡(luò)的相對(duì)應(yīng)的值。通過(guò)確定適當(dāng)?shù)陌j(luò)，可以特別簡(jiǎn)單明了地實(shí)現(xiàn)將經(jīng)壓縮的圖表縮放到在-1到+1之間的值。
[0016]根據(jù)另一實(shí)施例，為了縮放而形成經(jīng)壓縮的圖表的圖像值的絕對(duì)值的對(duì)數(shù)，其中回歸線借助于線性回歸被確定用于具有小于或等于閾值索引的索引的圖像值。經(jīng)壓縮的圖表的包絡(luò)隨后通過(guò)回歸線的線性位移來(lái)確定。最后，經(jīng)壓縮的圖表的圖像值被除以該包絡(luò)的相對(duì)應(yīng)的值。借助于該思路，可以以特別簡(jiǎn)單明了的方式確定適當(dāng)?shù)陌j(luò)，而且因此實(shí)現(xiàn)經(jīng)壓縮的圖表的最優(yōu)的縮放。
[0017]根據(jù)另一實(shí)施例，以固定的方式被預(yù)先確定的或者動(dòng)態(tài)地被確定的采樣波長(zhǎng)被用于采樣，其中借助于恒定的或者與采樣點(diǎn)的信息內(nèi)容有關(guān)的采樣波長(zhǎng)分辨率來(lái)執(zhí)行采樣。在這種情況下，使用預(yù)先確定的采樣波長(zhǎng)允許不同的功率譜的直接比較。另一方面，通過(guò)動(dòng)態(tài)地確定采樣波長(zhǎng)，可以優(yōu)化采樣并且因此可以優(yōu)化整個(gè)編碼過(guò)程。此外，相應(yīng)的應(yīng)用的各個(gè)單獨(dú)的采樣點(diǎn)的信息內(nèi)容可以通過(guò)改變采樣波長(zhǎng)分辨率而被優(yōu)化。
[0018]根據(jù)另一實(shí)施例，在采樣之前，功率譜的負(fù)值被設(shè)置為零。用這種方法，要被壓縮的功率譜的動(dòng)態(tài)范圍可以在沒有信息損失的情況下被減小。
[0019]根據(jù)另一實(shí)施例，為了產(chǎn)生離散源圖，光電子器件的至少兩個(gè)不同的功率譜被組合來(lái)形成總功率譜并且共同被加索引。在這種情況下，各個(gè)單獨(dú)的功率譜直接彼此被連接起來(lái)或者通過(guò)被插入在各個(gè)單獨(dú)的功率譜之前、之間和/或之后的間隔值而彼此分離。最后，各個(gè)單獨(dú)的功率譜分離地或者一起地被縮放。與分離地壓縮各個(gè)單獨(dú)的功率譜相比，通過(guò)壓縮光電子器件的多個(gè)各個(gè)單獨(dú)的功率譜，可以明顯減小數(shù)據(jù)數(shù)量。用這種方法，通過(guò)使用間隔值，一方面可以實(shí)現(xiàn)各種功率譜的適配。同時(shí)，插入間隔值允許將由在各個(gè)單獨(dú)的譜的外部范圍中的壓縮過(guò)程引起的失真最小化。通過(guò)分離地縮放功率譜，所述各個(gè)單獨(dú)的譜都可以特別最優(yōu)地被縮放。另一方面，通過(guò)共同縮放可以減小數(shù)據(jù)量。
[0020]根據(jù)另一實(shí)施例，以恒定的或者動(dòng)態(tài)地被確定的位深來(lái)執(zhí)行經(jīng)壓縮的圖表的數(shù)字化。在這種情況下，恒定的位深允許特別簡(jiǎn)單明了的數(shù)字化。另一方面，借助于動(dòng)態(tài)地被確定的位深，可以實(shí)現(xiàn)各種頻率分量關(guān)于最大量化誤差的加權(quán)。例如，具有低索引的頻率分量可以盡可能準(zhǔn)確地以高的位深來(lái)成像，而具有較高索引的頻率分量可以以較低的深度并且因此以較大的量化誤差來(lái)成像。
[0021]根據(jù)另一實(shí)施例，執(zhí)行由所述壓縮方法產(chǎn)生的對(duì)經(jīng)壓縮的譜數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)數(shù)量和/或壓縮品質(zhì)的估計(jì)。在這種情況下，考慮到經(jīng)壓縮的譜數(shù)據(jù)的最優(yōu)的數(shù)據(jù)數(shù)量和/或壓縮品質(zhì)，各個(gè)單獨(dú)的或者多個(gè)方法步驟的特定的參數(shù)被適配，并且再次用經(jīng)適配的參數(shù)來(lái)執(zhí)行相對(duì)應(yīng)的方法步驟或者所述壓縮方法。通過(guò)在各個(gè)單獨(dú)的方法步驟并且在已經(jīng)完全執(zhí)行了壓縮算法之后都可以執(zhí)行的所述估計(jì)，可能確保經(jīng)壓縮的譜數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)數(shù)量并不超過(guò)預(yù)先確定的存儲(chǔ)器尺寸。同時(shí)，因此可能確保借助于經(jīng)壓縮的譜數(shù)據(jù)重建的功率譜盡可能好地與原始功率譜匹配。
[0022]在用于給通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的壓縮方法而被壓縮的功率譜解壓的解碼方法中，首先提供功率譜的經(jīng)壓縮的譜數(shù)據(jù)，并且執(zhí)行數(shù)字化的逆轉(zhuǎn)，其中經(jīng)壓縮的譜數(shù)據(jù)的每個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)都分別被分配有與相應(yīng)的位深相對(duì)應(yīng)的圖像值。隨后執(zhí)行逆縮放，其中圖像值被除以第二比例因子。此外，執(zhí)行圖像值的加索引，以便產(chǎn)生被重建的圖表，其中每個(gè)圖像值都被分配有相對(duì)應(yīng)的圖像索引。隨后，與由編碼器使用的離散頻率變換相反的變換被應(yīng)用于被重建的圖表，以便產(chǎn)生被重建的源圖。隨后，執(zhí)行加索引的逆轉(zhuǎn)，以便產(chǎn)生被重建的源譜，其中被重建的源圖的各個(gè)單獨(dú)的源索引都被分配有相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。最后，執(zhí)行被重建的源譜的進(jìn)一步的逆縮放，以便產(chǎn)生被重建的功率譜。借助于基本上與壓縮方法顛倒的次序來(lái)執(zhí)行的解碼方法，可能產(chǎn)生在與原始功率譜有相對(duì)小的差別的情況下產(chǎn)生被重建的功率譜。為此，解碼裝置使用那些被編碼裝置曾用于對(duì)經(jīng)壓縮的譜數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼的參數(shù)。
[0023]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，被重建的圖表的圖像值被內(nèi)插，以便產(chǎn)生附加的圖像值。在這種情況下，借助于所述附加的圖像值，所希望的在被重建的功率譜中的中間值通過(guò)應(yīng)用反變換、逆轉(zhuǎn)加索引和逆縮放來(lái)產(chǎn)生。用這種方法，相對(duì)簡(jiǎn)單明了地可能在被重建的功率譜中產(chǎn)生特定的譜值，所述特定的譜值在原始的離散功率譜中不曾存在。
【附圖說(shuō)明】
[0024]與將結(jié)合附圖更詳細(xì)地被解釋的對(duì)示例性實(shí)施例的如下描述相結(jié)合，如上面所描述的本發(fā)明的屬性、特征和優(yōu)點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)所述屬性、特征和優(yōu)點(diǎn)的方式將變得可更清楚地并且更容易地是可理解的。以圖示化的表示:
圖1示出了用于借助于測(cè)量和編碼裝置測(cè)量并且編碼光電子器件的功率譜的示例性的裝置；
圖2示出了用于利用用于對(duì)相應(yīng)的光電子器件的經(jīng)壓縮的功率譜解碼的解碼設(shè)備來(lái)操作光電子器件的裝置的示意性表示；
圖3例如示出了發(fā)光二極管的功率譜；
圖4示出了多色發(fā)光二極管的三個(gè)不同的功率譜；
圖5示出了包括三個(gè)功率譜并且通過(guò)縮放和加索引產(chǎn)生的源圖；
圖6示出了通過(guò)源圖的離散頻率變換產(chǎn)生的圖表；
圖7示出了圖6的圖表的絕對(duì)值的具有相對(duì)應(yīng)的回歸線、包絡(luò)和閾值索引的對(duì)數(shù)表示； 圖8示出了在將具有以指數(shù)方式降低的包絡(luò)的對(duì)數(shù)表示逆轉(zhuǎn)之后的圖表；
圖9示出了圖8的在用第二比例因子縮放之后的圖表；
圖10以表格的形式例如示出了經(jīng)壓縮的譜數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集；
圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的編碼方法的流程圖的示意性表示；以及圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的解碼方法的流程圖的示意性表示。
【具體實(shí)施方式】
[0025]光電子器件的功率譜的存儲(chǔ)由于這種功率譜的高數(shù)據(jù)量而遭受特定的限制。為了存儲(chǔ)發(fā)光二極管的功率譜，由于發(fā)光二極管的小尺寸，只有非常有限的存儲(chǔ)器容積是可用的。為了允許根據(jù)被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的數(shù)據(jù)最大準(zhǔn)確地重建功率譜，適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)壓縮應(yīng)被用于壓縮功率譜。接著，經(jīng)編碼的功率譜優(yōu)選地仍在發(fā)光二極管的制造方法的背景期間被寫到發(fā)光二極管的存儲(chǔ)裝置中。
[0026]下面所描述的編碼方法使用有損壓縮方法，在所述有損壓縮方法中，數(shù)據(jù)被分離成對(duì)于應(yīng)用重要的部分和不重要的部分，并且只有重要的部分被存儲(chǔ)。典型的不重要的部分例如是噪聲。在這種情況下，重要的與不重要的部分之間的邊界通常是不固定的。因此，通過(guò)在上面所描述的示例性實(shí)施例中通過(guò)使閾值索引沿著圖像索引比例來(lái)移位而完成的適配這個(gè)邊界，可能精確地控制經(jīng)壓縮的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)尺寸。因此，這種形式的壓縮特別好地適合于關(guān)于有限的存儲(chǔ)器容積來(lái)優(yōu)化數(shù)據(jù)尺寸。在這種情況下，輸入信號(hào)的形狀、編碼器的品質(zhì)和可用的數(shù)據(jù)量確定壓縮的品質(zhì)，也就是確定經(jīng)解碼的被編碼的數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)匹配的程度。
[0027]在圖1中示出了用于對(duì)功率譜進(jìn)行編碼的一個(gè)可能的裝置。在這種情況下，光電子器件100的光電子半導(dǎo)體模塊110發(fā)射的光111被測(cè)量裝置220接收。一般以光譜儀的形式來(lái)配置的測(cè)量裝置220確定該入射光的功率譜并且將數(shù)據(jù)的該功率譜轉(zhuǎn)交給編碼裝置210。也被稱作編碼器的編碼裝置210借助于特殊的算法根據(jù)所接收到的功率譜產(chǎn)生經(jīng)編碼的譜數(shù)據(jù)的集合。隨后，經(jīng)壓縮的譜數(shù)據(jù)經(jīng)由相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)接口 130被發(fā)射給光電子器件100，并且在那里被存儲(chǔ)在內(nèi)部的存儲(chǔ)裝置120中。盡管測(cè)量裝置220以及編碼裝置210在圖1的示意性表示中被組合成共同的測(cè)量和編碼設(shè)備200，但是在時(shí)間上和空間上都可以彼此獨(dú)立地執(zhí)行測(cè)量過(guò)程和編碼過(guò)程。在存儲(chǔ)裝置120被安裝在光電子器件100上之前，也可以執(zhí)行經(jīng)編碼的譜數(shù)據(jù)到存儲(chǔ)裝置120中的存儲(chǔ)。諸如例如在圖2中所示出的那樣，優(yōu)選地借助于適當(dāng)?shù)慕獯a裝置來(lái)執(zhí)行根據(jù)經(jīng)壓縮的譜數(shù)據(jù)對(duì)功率譜的重建。在這種情況下，在也被稱作解碼器的解碼裝置310中，基本上通過(guò)逆轉(zhuǎn)由編碼裝置210執(zhí)行的方法步驟，從光電子器件100的存儲(chǔ)裝置120讀出的經(jīng)壓縮的譜數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換為被重建的功率譜。根據(jù)應(yīng)用，可以直接使用被重建的功率譜，或者被重建的功率譜被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，以供以后使用。在本示例性實(shí)施例中，被重建的功率譜被發(fā)送給如下控制裝置320:所述控制裝置320利用該信息執(zhí)行對(duì)光電子器件100的光電子半導(dǎo)體芯片110的控制。作為對(duì)此的替換方案或者附加于此地，該控制裝置320可以將光電子半導(dǎo)體芯片110的被重建的功率譜用于控制或者評(píng)估(evaluate)如下光學(xué)傳感器330:所述光學(xué)傳感器330接收光電子半導(dǎo)體芯片110的已經(jīng)被對(duì)象340反射的光111。這個(gè)傳感器裝置330例如可以是移動(dòng)電話的攝像機(jī)模塊，在該情況下，光電子半導(dǎo)體芯片110以閃爍或者照相光的形式被配置。在這樣的情況下，借助于光源110的從存儲(chǔ)裝置120讀出的和通過(guò)解碼裝置310重建的功率譜，控制裝置320可以執(zhí)行對(duì)通過(guò)攝像機(jī)模塊330接收到的圖像的修正。盡管圖2以共同的解碼和控制設(shè)備300的形式示出了解碼裝置310和控制裝置320，但是可以使經(jīng)編碼的譜數(shù)據(jù)的解碼和使用經(jīng)解碼的譜數(shù)據(jù)(例如用于處理傳感器信號(hào))在時(shí)間上和空間上都彼此分離。例如，經(jīng)編碼的譜數(shù)據(jù)已經(jīng)可以提前被解碼并且被存儲(chǔ)在相應(yīng)的應(yīng)用的存儲(chǔ)器中，以供以后使用。
[0028]這里所示出的編碼和解碼裝置210、310原則上可以以硬件、軟件或者硬件和軟件的組合的形式來(lái)制造。
[0029]在下面將借助于示例性的功率譜和各種相關(guān)聯(lián)的曲線圖詳細(xì)地表示根據(jù)本發(fā)明的編碼和解碼過(guò)程。為此，圖3示出了綠色LED的典型的光功率譜，如在通過(guò)編碼裝置210的光譜儀的相對(duì)應(yīng)的測(cè)量之后所獲得的那樣。更確切地說(shuō)，這是功率密度譜，在所述功率密度譜中，輻射亮度(radiance)L—般相對(duì)波長(zhǎng)λ被繪制，其中輻射亮度L意思是被表達(dá)成每平方米每立體角的瓦特[W sr-1 m-2]的每單位立體角每單位面積的輻射通量或者輻射功率。在這種情況下，在相對(duì)高的波長(zhǎng)分辨率的情況下，功率譜152—般是可用的，使得未經(jīng)壓縮的譜數(shù)據(jù)具有大的數(shù)據(jù)量。
[0030]在多色LED的情況下，由于各個(gè)單獨(dú)的LED芯片的功率譜都被用來(lái)表征這樣的LED，所以該數(shù)據(jù)量明顯增加。圖4例如示出了多色發(fā)光二極管的三個(gè)功率譜151、152、153。在這種情況下，所述各個(gè)單獨(dú)的功率譜151、152、153明顯在等級(jí)(level)上彼此不同，這一方面是由于制造，而另一方面涉及人眼對(duì)光的生理感知。
[0031]然而，通過(guò)適當(dāng)?shù)貕嚎s功率譜151、152、153可以實(shí)現(xiàn)為了描述這些功率譜所需的數(shù)據(jù)數(shù)量的減少。在第一步中，功率譜151、152、153的負(fù)值首先被排除。這樣的負(fù)值通常由于噪聲效應(yīng)并且由于在光譜儀220中的特定的處理操作而出現(xiàn)。為此，小于零的譜值被設(shè)置等于零。原則上，該方法步驟是可選的。
[0032]在同樣是可選的第二方法步驟中，可執(zhí)行對(duì)各個(gè)單獨(dú)的功率譜151、152、153的縮放。例如，當(dāng)在所述各個(gè)單獨(dú)的功率譜之內(nèi)的譜值在相對(duì)寬的范圍上變化時(shí)或者當(dāng)不同的功率譜的譜值具有不同的數(shù)量級(jí)時(shí)，這是適宜的。通過(guò)縮放可執(zhí)行功率譜的歸一化或者適配，使得各個(gè)單獨(dú)的功率譜的譜值都具有對(duì)于隨后的數(shù)字化有利的數(shù)量級(jí)。根據(jù)該應(yīng)用，在譜之內(nèi)的比例因子可以是恒定的。此外，可以將函數(shù)、例如波長(zhǎng)的函數(shù)用于縮放。編碼裝置210可以被配備有被用于所有的功率譜的固定的比例因子，或者可以分別使用根據(jù)相應(yīng)的功率譜選擇或者特殊地產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)地被確定的比例因子。然而，在后者情況下，比例因子需要被傳送給解碼裝置。盡管這與高的存儲(chǔ)需求相關(guān)聯(lián)，但是這一般通過(guò)將縮放函數(shù)的相對(duì)應(yīng)的參數(shù)插入到已經(jīng)被壓縮的數(shù)據(jù)集中來(lái)完成。
[0033]由光譜儀220提供的功率譜一般以相對(duì)高的波長(zhǎng)分辨率在寬的波長(zhǎng)范圍上是可用的。由于對(duì)于該應(yīng)用通常只需要有限的波長(zhǎng)范圍，而且由光譜儀提供的波長(zhǎng)可能不可對(duì)應(yīng)于該應(yīng)用所要求的波長(zhǎng)，所以在編碼裝置210中在特定的波長(zhǎng)處對(duì)功率譜151、152、153的采樣。這些采樣波長(zhǎng)可以是恒定的，也就是說(shuō)通過(guò)表格來(lái)詳細(xì)說(shuō)明并且可應(yīng)用于所有等效的功率譜。作為替換方案，也可以在編碼裝置210中，例如借助于特定的函數(shù)動(dòng)態(tài)地確定采樣波長(zhǎng)。在這種情況下，采樣波長(zhǎng)或者相應(yīng)的函數(shù)的參數(shù)必須被傳送給解碼裝置310，這一般與相對(duì)較高的數(shù)據(jù)量相關(guān)聯(lián)。編碼裝置210可以將恒定的波長(zhǎng)分辨率用于采樣，其中所述采樣波長(zhǎng)彼此分別是等距的。作為對(duì)此的替換方案，也可以非線性地選擇采樣波長(zhǎng)，使得各個(gè)單獨(dú)的采樣點(diǎn)彼此具有不同的距離。有利地，在這種情況下可以選擇采樣波長(zhǎng)，使得作為采樣的結(jié)果，每個(gè)采樣點(diǎn)的信息內(nèi)容都盡可能是等效的或者所述信息內(nèi)容根據(jù)該應(yīng)用是被優(yōu)化的。在后者的情況下，以高的采樣率來(lái)采樣對(duì)于相應(yīng)的應(yīng)用是重要的波長(zhǎng)范圍，而以低的采樣率來(lái)采樣較不重要的波長(zhǎng)范圍。例如可以將采樣波長(zhǎng)適配到要被期望的LED譜。因此，可以針對(duì)所希望的譜來(lái)優(yōu)化編碼器，伴隨著編碼品質(zhì)針對(duì)不希望的譜降低的危險(xiǎn)。通過(guò)適宜地選擇采樣波長(zhǎng)，編碼器也可以相對(duì)穩(wěn)健地被配置，使得該編碼器對(duì)于寬范圍的LED功率譜同樣良好地運(yùn)行。
[0034]如果原始譜是以離散的形式可用的(這一般是用數(shù)字光譜儀的情況)，那么可以有利地利用內(nèi)插例程來(lái)執(zhí)行采樣。為此，杠桿規(guī)則、線性回歸或者多項(xiàng)式擬合例如可以是可設(shè)想的。
[0035]通過(guò)適宜地選擇采樣波長(zhǎng)的數(shù)目可以確定并且優(yōu)化在計(jì)算費(fèi)用與編碼品質(zhì)之間的比。在這種情況下，編碼品質(zhì)通常隨著采樣分辨率的提高而增加。然而，位于原始譜的分辨率以上的采樣分辨率并不提供任何其它的性能優(yōu)點(diǎn)。
[0036]如果由光譜儀提供的離散功率譜系統(tǒng)化地包含不重要的信號(hào)分量(例如在通過(guò)光譜儀采樣和數(shù)字化引起的噪聲信號(hào)中的系統(tǒng)地占主導(dǎo)地位地高的分量)，那么可以通過(guò)重新采樣來(lái)使所述不重要的信號(hào)分量失效，使得這些它們有效地被抑制或者通過(guò)隨后的算法被除去。
[0037]為了壓縮功率譜，譜值被加索引。在這種情況下，所述譜值以它們的次序被排列并且被配備有連續(xù)的源索引IA(0、l、2-_maX_index(最大索引))。在這種情況下的每個(gè)源索引Ia都對(duì)應(yīng)于特定的采樣波長(zhǎng)。如果光電子器件具有多個(gè)發(fā)光二極管，那么各個(gè)單獨(dú)的LED譜可單獨(dú)地被加索引并且隨后分離地被編碼。然而，有利的是將多個(gè)各個(gè)單獨(dú)的功率譜151、152、153組合來(lái)形成被擴(kuò)展的功率譜154。接著，所述各個(gè)單獨(dú)的功率譜151、152、153可以被加索引并且隨后一起被編碼。為了針對(duì)隨后的變換而優(yōu)化功率譜151、152、153，適宜的是在每個(gè)單獨(dú)的譜151、152、153的開始和結(jié)束處并且在兩個(gè)各個(gè)單獨(dú)的譜151、152、153之間的過(guò)渡區(qū)域中引入特定的間隔值。用這種方法可以實(shí)現(xiàn)的效應(yīng)是:作為隨后的變換的結(jié)果、優(yōu)選地在譜的邊緣區(qū)域中出現(xiàn)的誤差只被集中到間隔值上，而實(shí)際的譜基本上保持被保護(hù)免于這些誤差。此外，可以借助于適當(dāng)?shù)拈g隔值實(shí)現(xiàn)在兩個(gè)譜之間的更好的過(guò)渡。
[0038]圖5例如示出了通過(guò)縮放、采樣、組合和加索引而根據(jù)在圖4中所示出的三個(gè)功率譜151、152、153形成的源圖160。由于隨后的數(shù)學(xué)算法使用無(wú)量綱的數(shù)，所以以nm為單位的波長(zhǎng)λ和以(W/(sr nm2))為單位的輻射亮度L的物理量在源圖160中通過(guò)無(wú)量綱的源索引Ia和同樣無(wú)量綱的源值A(chǔ)代替。
[0039]在隨后的方法步驟中，執(zhí)行這里被提供為離散空間信號(hào)的源圖160從位置域或者源域到頻域或者圖像域中的變換。原則上，這可以通過(guò)任何適當(dāng)?shù)碾x散線性正交變換來(lái)完成。然而，優(yōu)選地，離散余弦變換(DCT)被用于此。更確切地說(shuō)，使用離散余弦變換的四種已知的變型1、n、m、iv之一?？梢砸远喾N多樣的方式執(zhí)行一般在用于功率守恒的離散變換的情況下所需的歸一化。例如，不可在編碼期間應(yīng)用歸一化因子l/(max_index+l)，使得該歸一化因子接著需要被解碼器應(yīng)用。此外，該歸一化因子還可以被解碼器用作根，在這種情況下，該解碼器也必須將該歸一化因子用作根。最后，該歸一化因子可以完全被編碼器應(yīng)用，使得該歸一化因子并不需要被解碼器應(yīng)用。
[0040]離散余弦變換將重要的(低頻)信號(hào)分量集中到低索引上并且將不重要的(高頻)信號(hào)分量(例如噪聲)集中到高索引上。由于LED功率譜沒有不連續(xù)(例如彎折或跳躍)，所以所述LED功率譜的重要的信號(hào)分量一般是低頻的。另一方面，高頻信號(hào)分量更多地被噪聲主導(dǎo)。針對(duì)此原因，借助于適當(dāng)?shù)碾x散變換并且特別是借助于離散余弦變換，在重要的與不重要的信號(hào)分量之間實(shí)現(xiàn)良好的分離。在本上下文中，圖6示出了源圖160的離散傅立葉變換的頻譜170。在下文被稱作圖表170的頻譜中，在下文被稱作圖像索引的形成橫軸的索引Ib對(duì)應(yīng)于離散余弦變換的各個(gè)單獨(dú)的函數(shù)，而且被稱作圖像值B以便將其與源圖160的源值A(chǔ)區(qū)分的沿著縱軸繪制的頻率值對(duì)應(yīng)于所述各個(gè)單獨(dú)的函數(shù)的相應(yīng)的系數(shù)。圖表170的頻率分量在低頻范圍內(nèi)示出了對(duì)于具有未修正的頻率分量信號(hào)典型的指數(shù)降低，其在頻譜的近區(qū)中具有高的值并且在頻譜的遠(yuǎn)區(qū)中具有低的值。因此，當(dāng)執(zhí)行所述變換時(shí)，將計(jì)算限制到適當(dāng)?shù)慕乃饕齾^(qū)域是可能的。用這種方法可以減小計(jì)算費(fèi)用。
[0041]由于離散余弦變換與離散傅立葉變換對(duì)比允許用實(shí)數(shù)計(jì)算，所以可以避免具有復(fù)數(shù)的復(fù)雜的計(jì)算。然而，原則上也可能將其它等效的變換(例如離散正弦變換、離散傅立葉變換或者快速傅立葉變換)用作離散余弦變換的替換方案。
[0042]如果是必要的或者適宜的，那么也可以執(zhí)行變換的級(jí)聯(lián)。這涉及變換的聯(lián)結(jié)，其中在已經(jīng)執(zhí)行變換之后，索引值0...η被存儲(chǔ)并且再次通過(guò)離散余弦變換來(lái)變換其它的索引值η+1...ηι彡max_index。該步驟可以被重復(fù)若干次，其中在極限情況下分別只保持最低的索引值并且所有其它的索引值都再次被變換。由于執(zhí)行具有較大的索引范圍的計(jì)算，所以該方法導(dǎo)致了明顯增加的計(jì)算費(fèi)用。然而，借助于該級(jí)聯(lián)，在譜值具有重要的并且特別是系統(tǒng)的高頻分量的情況下，實(shí)現(xiàn)將這些重要的信號(hào)分量成功地集中到低索引上。因此，特別是在同時(shí)功率譜的再現(xiàn)性基本上沒有被損害的情況下，可以明顯地減小經(jīng)編碼的譜數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量。
[0043]為了明顯地減小經(jīng)編碼的一個(gè)或者多個(gè)功率譜的數(shù)據(jù)數(shù)量，適宜的是標(biāo)識(shí)重要的和低重要性的信號(hào)分量并且將低重要性的信號(hào)分量從頻譜排除。這通過(guò)隨后的壓縮步驟來(lái)完成，其中閾值索引S被確定并且在閾值索引S以上的索引值被從頻譜除去。一方面，通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇閾值索引S可以優(yōu)化數(shù)據(jù)數(shù)量與壓縮品質(zhì)之比。特別是，由此可以以特別簡(jiǎn)單明了的方式將壓縮配置到預(yù)先確定的存儲(chǔ)器容積。另一方面，在適當(dāng)?shù)剡x擇閾值索引的情況下，實(shí)現(xiàn)譜曲線的平滑。
[0044]在典型的LED譜的情況下，在從最大索引的1/4到最大索引的1/5的范圍中的索引可以被選作閾值索引S。適宜的是，閾值索引S位于一般以指數(shù)方式降低的提供信息的信號(hào)與一般具有更恒定的型式(profile)的噪聲之間的索引邊界處。根據(jù)該應(yīng)用，閾值索引S可以在編碼裝置210中被預(yù)先確定或者動(dòng)態(tài)地被確定。然而，在后者的情況下，閾值索引S需要被傳送到解碼器并且因此占據(jù)附加的存儲(chǔ)空間。
[0045]圖7示出了被繪制在對(duì)數(shù)坐標(biāo)上的源圖170的絕對(duì)值。由于重要的信號(hào)分量以指數(shù)方式降低，在該圖示中有直至為大約65的圖像索引Ib的基本上直的曲線型式，其中針對(duì)在該極限索引以上的值有基本上由寬帶分布的噪聲信號(hào)引起的水平的曲線型式。在這種情況下，該極限索引176位于具有小于總索引176的圖像索引Ib的第一圖部分171的第一回歸線173與具有大于極限索引176的圖像索引Ib的第二圖部分172的第二回歸線174的交點(diǎn)處。如圖7所示出的那樣，盡管閾值索引S的位置可以根據(jù)所希望的壓縮和信號(hào)品質(zhì)而沿著索引軸在極限值索引周圍變化，但是所述閾值索引S優(yōu)選地位于通過(guò)直線176來(lái)限定的極限值索引的區(qū)域中。
[0046]為了優(yōu)化圖像值B的數(shù)字化，可以跟隨壓縮步驟執(zhí)行經(jīng)壓縮的圖表170的縮放。在縮放期間，圖像值B被乘以比例因子。例如，這可以用以固定的方式預(yù)先確定的比例因子來(lái)完成。作為對(duì)此的替換方案，可以通過(guò)編碼器動(dòng)態(tài)地將比例因子確定或者建立為例如圖像索引Ib的函數(shù)。然而，在這種情況下，比例因子必須被傳送到解碼器，這增加了在被編碼的數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)數(shù)量。
[0047]優(yōu)選地借助于包絡(luò)來(lái)執(zhí)行縮放，其中如下包絡(luò)方法由于經(jīng)壓縮的圖表170的圖像值B的指數(shù)降低而是適當(dāng)?shù)?在所述包絡(luò)方法中首先形成圖像值B的絕對(duì)值并且隨后形成所述絕對(duì)值的對(duì)數(shù)。由于頻率分量是不相關(guān)的并且因而以指數(shù)方式降低，所以自然對(duì)數(shù)特別適合于此。在從O到閾值索引S的圖像索引范圍內(nèi)執(zhí)行線性回歸，所述線性回歸給出了兩個(gè)參數(shù)X_scale(索引軸)和￥_80&16(頻率值軸)，借助于所述兩個(gè)參數(shù)X_scale(索引軸)和￥_scale(頻率值軸)可以產(chǎn)生回歸線。在這種情況下，參數(shù)可以指明回歸線與圖像索引軸和圖像值軸的交點(diǎn)。作為對(duì)此的替換方案，X_scale也可以指明回歸線的梯度。通過(guò)確定在從O到閾值索引S的圖像索引范圍內(nèi)的回歸線與對(duì)數(shù)值之差，通過(guò)修改參數(shù)X_scale或者Y_scale來(lái)使回歸線移位，使得所有的對(duì)數(shù)值總是位于被移位的回歸線之下?？蛇x地，可以引入為例如5%的安全裕量。用這種方法來(lái)移位的回歸線形成直包絡(luò)線，經(jīng)修改的參數(shù)X_scale和相關(guān)聯(lián)的參分別用被建立的具有固定的參數(shù)的縮放函數(shù)來(lái)縮放并且被舍入成整數(shù)。這些值同樣被插入到經(jīng)壓縮的數(shù)據(jù)集中并且因此被傳輸給解碼器。
[0048]利用經(jīng)修改的分別使用被舍入的值的參數(shù)產(chǎn)生在其第一部分171中包含圖表170的所有的圖像值B的包絡(luò)175。如在圖8中所呈現(xiàn)的那樣，包絡(luò)175顯示出指數(shù)的型式。為了澄清，在圖8中的負(fù)的范圍內(nèi)也指明了包絡(luò)175。
[0049]為了縮放圖表170，圖表170的在從O到閾值索引S的圖像索引范圍內(nèi)的圖像值B現(xiàn)在被除以包絡(luò)175的相對(duì)應(yīng)的包絡(luò)值。如在圖9中所表示的那樣，這因此給出了位于-1到+1之間的經(jīng)縮放的圖像值C。因此，最優(yōu)地利用了隨后的數(shù)字化步驟的可用的位深。此外，通過(guò)縮放可靠地避免了可能的溢出。
[0050]借助于參數(shù)X_scale，編碼器可以估計(jì)其性能，或者如果該估計(jì)給出了極限值性能或者不足的性能，那么編碼器可以產(chǎn)生報(bào)警或者錯(cuò)誤消息。通過(guò)以對(duì)數(shù)方式縮放參數(shù)Y_scale，可以覆蓋譜值的大的功率范圍。
[0051]在隨后的數(shù)字化步驟中，每個(gè)圖像值B或者B’都被分配有具有被限定的位深的數(shù)字?jǐn)?shù)。在這種情況下，可以使用例如借助于表格預(yù)先確定的位深分配，或者作為對(duì)此的替換方案，可以通過(guò)編碼器借助于函數(shù)動(dòng)態(tài)地分配位深。例如該分配例如可以以其自己的位深包絡(luò)函數(shù)來(lái)形成并且以函數(shù)參數(shù)的形式被傳送給解碼器。在這種情況下，對(duì)于函數(shù)參數(shù)需要附加的存儲(chǔ)空間。
[0052]如果圖像值B或者B’位于-1到I之間，那么可以使用如下的簡(jiǎn)單的分配:
數(shù)字值:等于圖像值乘(2 — I)。
[0053]確定了經(jīng)編碼的頻率值的數(shù)目的閾值索引S的限定與位深一起限定了經(jīng)壓縮的頻譜數(shù)據(jù)的所需的存儲(chǔ)空間。在缺少存儲(chǔ)空間的情況下，通過(guò)調(diào)整這些因子可以相對(duì)簡(jiǎn)單明了地減小經(jīng)壓縮的數(shù)據(jù)集的尺寸。另一方面，所述壓縮和數(shù)字化產(chǎn)生數(shù)據(jù)損失，所述數(shù)據(jù)損失導(dǎo)致了經(jīng)解碼的被編碼的譜(也就是說(shuō)被重建的譜)與原始譜的差別。通過(guò)在壓縮與數(shù)字化之間的準(zhǔn)確的調(diào)整，利用預(yù)先確定的存儲(chǔ)空間可以優(yōu)化編碼品質(zhì)。
[0054]圖10以表格形式例如示出了可能的被壓縮的數(shù)據(jù)集。分別表示了數(shù)字?jǐn)?shù)(數(shù)據(jù)串)和相關(guān)聯(lián)的位深。如可以分別看出的那樣，經(jīng)壓縮的數(shù)據(jù)集包括通過(guò)編碼器動(dòng)態(tài)地確定的參數(shù)被傳輸?shù)狡渲械牡谝徊糠諭和基本上包含數(shù)字化的圖像值的第二部分Π。在這種情況下，所述數(shù)字化圖像值例如按照所述數(shù)字化圖像值的索引來(lái)排列。根據(jù)該應(yīng)用，在數(shù)據(jù)集之內(nèi)的參數(shù)的數(shù)目以及次序可以變化。如可以從圖10的表格看出的那樣，隨著索引的前進(jìn)，位深可以逐步地減低，其中前八個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)有10位的位深，接下來(lái)的八個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)有9位的位深，接下來(lái)的八個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)有8位的位深等等。利用相對(duì)應(yīng)地降低的位深函數(shù)，確保了第一和因此最重要的信號(hào)分量可以盡可能準(zhǔn)確地被重建。
[0055]圖11示出了本編碼方法的示意性的流程圖400，其中負(fù)值首先在第一步驟410中從原始譜被除去。在第二方法步驟420中，執(zhí)行對(duì)一個(gè)或者多個(gè)功率譜的縮放。在第三方法步驟430中，執(zhí)行對(duì)用這種方法產(chǎn)生的源譜的采樣。在第四方法步驟440中，為了產(chǎn)生源圖而執(zhí)行對(duì)源譜的索引。在第五方法步驟450中執(zhí)行變換。在第六方法步驟中，可選地執(zhí)行變換的級(jí)聯(lián)。在第七方法步驟中，將用這種方法產(chǎn)生的圖表壓縮，其中只有小于等于所限定的閾值索引S的圖像值進(jìn)一步被處理。在第八方法步驟480中，可選地執(zhí)行對(duì)用這種方法壓縮的圖表的縮放。最后，在第九方法步驟490中執(zhí)行圖表的數(shù)字化。這里所示出的方法步驟可以以它們的次序根據(jù)應(yīng)用來(lái)變化。特別是，第一方法步驟和第二方法步驟可以彼此互換。此外，第三和第四方法步驟可以彼此互換。
[0056]為了給成功地借助于編碼裝置來(lái)編碼的功率譜解碼，解碼器或者解碼裝置基本上以顛倒的次序執(zhí)行編碼器或者編碼裝置的步驟。在這種情況下，解碼器使用了在編碼期間所使用的參數(shù)，其中在編碼方法中以固定的方式被預(yù)先確定的參數(shù)在解碼器中被實(shí)施。通過(guò)編碼器動(dòng)態(tài)地產(chǎn)生的參數(shù)優(yōu)選地隨著經(jīng)編碼的數(shù)據(jù)集被傳送給解碼器。圖12示意性地示出了解碼過(guò)程的序列。在第一方法步驟510中，首先執(zhí)行數(shù)字化的逆轉(zhuǎn)。在這種情況下，位數(shù)目首先按照它們的位深分配根據(jù)連續(xù)的位序列被確定。用這種方法確定的數(shù)字?jǐn)?shù)被轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)數(shù)。在方法步驟520中執(zhí)行縮放的逆轉(zhuǎn)，在此期間，優(yōu)選地位于-1到I之間的經(jīng)縮放的值被乘以相對(duì)應(yīng)的包絡(luò)值。
[0057]在隨后的方法步驟530中執(zhí)行加索引，在此期間，每個(gè)被重建的圖像值都被分配有相對(duì)應(yīng)的圖像索引Ib。在這種情況下，原則上可能的是:通過(guò)適當(dāng)?shù)膬?nèi)插產(chǎn)生用這種方法被重建的離散圖表的中間值，所述中間值在反變換之后給出了在原始源譜中不存在的特定的波長(zhǎng)。在這種情況下，為了不產(chǎn)生被編碼器使用的采樣波長(zhǎng)的譜值，而是產(chǎn)生用于在經(jīng)編碼的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的任意的波長(zhǎng)的譜值，使用離散余弦變換的內(nèi)插屬性。為此，可以按照所希望的波長(zhǎng)對(duì)被重建的圖表的圖像索引線性地內(nèi)插，使得在某些情況下所述圖像索引不再作為整數(shù)存在。通過(guò)隨后的離散余弦變換，匹配的被內(nèi)插的譜值針對(duì)這些索引來(lái)產(chǎn)生。因此，可以以任何所希望的分辨率產(chǎn)生經(jīng)解碼的或者被重建的功率譜。然而，原始譜與被重建的譜之間的差別與所選擇的分辨率無(wú)關(guān)。
[0058]跟隨索引步驟和可選地被執(zhí)行的內(nèi)插，在第四方法步驟540中，執(zhí)行被重建的圖表從圖像域到源域中的反變換。在這種情況下，在解碼器中的變換必須與在編碼器中的變換匹配。特別是當(dāng)將離散余弦變換用于編碼譜數(shù)據(jù)時(shí)，使用了與其相反的離散余弦變換，其中不得不分別觀察原始離散余弦變換的變型(1、n、m、iv)。歸一化因子的使用也必須觀察原始變換中的過(guò)程。因此，當(dāng)在原始變換中使用歸一化因子時(shí)，使用歸一化因子在反變換中不是必需的。如果歸一化因子之前曾被用作根，那么該歸一化因子也必須在反變換中被用作根。最后，如果歸一化因子不曾在正變換中被使用，那么該歸一化因子必須在反變換中被使用。
[0059]如果在編碼期間曾執(zhí)行變換的級(jí)聯(lián)，那么現(xiàn)在必須以顛倒的次序執(zhí)行該級(jí)聯(lián)。在這種情況下，只有圖表的最后曾被變換的部分首先被反變換。隨后，其它的值被添加并且與第一反變換的結(jié)果一起在新的反變換中被變換。在已經(jīng)執(zhí)行反變換之后，可能存在的間隔值被省去，而且在第五方法步驟550中，執(zhí)行將被重建的功率譜分離成各個(gè)單獨(dú)的功率譜。在這種情況下，譜值再次被分配給所述各個(gè)單獨(dú)的譜。只有在多個(gè)功率譜最初曾被組合來(lái)形成被擴(kuò)展的功率譜的情況下，該方法步驟才是必需的。
[0060]在隨后的第六方法步驟560中執(zhí)行加索引的逆轉(zhuǎn)，其中每個(gè)譜值都按照加索引被分配有相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。
[0061]在另一方法步驟570中，一個(gè)或者多個(gè)功率譜的第一縮放被逆轉(zhuǎn)。在這種情況下，功率譜的譜值分別被除以相關(guān)聯(lián)的縮放值。在逆縮放之后，被重建的一個(gè)或者多個(gè)功率譜現(xiàn)在是可用的。在可選的第八方法步驟580中，可以將由于解壓縮而可能已經(jīng)在被重建的功率譜中存在的負(fù)值除去。在這種情況下，經(jīng)解碼的小于零的譜值被設(shè)置等于零。
[0062]也在解碼期間，在解碼器中可以互換或者重新排列所述步驟的次序，只要這是適宜的并且滿足該函數(shù)即可。特別是，方法步驟560、570和580可以彼此互換。此外，縮放的逆轉(zhuǎn)520和加索引或內(nèi)插530也可以彼此互換。這里所描述的解碼器也可以被集成到編碼器實(shí)施方案中。因此，解碼器的解碼結(jié)果已經(jīng)可以直接與編碼器中的原始譜相比較，使得該解碼器被給予評(píng)定其自身性能的可能性。
[0063]本發(fā)明已經(jīng)借助于優(yōu)選的示例性實(shí)施例更詳細(xì)地被圖解說(shuō)明并且被描述。盡管如此，本發(fā)明并不限于所公開的例子。更確切地說(shuō)，其它的變型可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員從其導(dǎo)出，而不離開本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0064]這里所描述的編碼方法使用有損壓縮方法，其中數(shù)據(jù)被分離成對(duì)于應(yīng)用重要的部分和不重要的部分，而且只存儲(chǔ)重要的部分。典型的不重要的部分例如是噪聲。在這種情況下，重要的與不重要的部分之間的邊界通常是不固定的。因此，通過(guò)適配該邊界(這在上文所描述的示例性實(shí)施例中通過(guò)沿著圖像索引比例來(lái)使閾值索引移位而被完成)，可能精確地控制經(jīng)壓縮的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)尺寸。因此，這種形式的壓縮特別好地適合于關(guān)于有限的存儲(chǔ)器容積來(lái)優(yōu)化數(shù)據(jù)尺寸。在這種情況下，輸入信號(hào)的形狀、編碼器的品質(zhì)和可用的數(shù)據(jù)量確定壓縮的品質(zhì)，也就是說(shuō)確定經(jīng)解碼的被編碼的數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)匹配的程度。
[0065]通過(guò)這里所提出的方法，可以對(duì)光電子器件的各種各樣的譜進(jìn)行編碼。例如，可以通過(guò)例如以W/(sr*nm)為單位的例如絕對(duì)譜值來(lái)執(zhí)行編碼。因此，在壓縮多個(gè)譜期間，特別是保持所述譜之間的比。作為對(duì)此的替換方案，經(jīng)歸一化的譜也可以被編碼，在這種情況下失去了所述絕對(duì)值。
[0066]盡管這里在示例性實(shí)施例中所描述的術(shù)語(yǔ)“功率譜”涉及光功率譜，其中與相應(yīng)的測(cè)量方法和應(yīng)用無(wú)關(guān)地，輻射亮度L相對(duì)波長(zhǎng)λ被繪制，但是原則上也可能然而使用如下譜:在所述譜中，不同的輻射量或者光度量相對(duì)波長(zhǎng)λ被繪制，所述輻射量或者光度量例如是以W/nm為單位的總功率、最大輻射強(qiáng)度(每立體角的光功率W/( sr*nm))、輻照度(也就是以W/m2*nm為單位的表面照明)等等。
[0067]參考符號(hào)列表
100光電子器件
110光電子半導(dǎo)體芯片
111光福射 120 存儲(chǔ)裝置 130 數(shù)據(jù)接口 140 電接口 151-153 功率譜
154總功率譜
155源譜 160 源圖170圖表
171圖表的第一部分
172圖表的第二部分
173第一圖表部分中的回歸線
174第二圖表部分中的回歸線
175直的包絡(luò)線
176經(jīng)過(guò)兩個(gè)回歸線的交點(diǎn)的直線
177直的閾值線
180被縮放的圖表
181上包絡(luò)
182下包絡(luò)
200測(cè)量和編碼設(shè)備
210編碼裝置
220測(cè)量裝置
300解碼和控制設(shè)備
310解碼裝置
320控制裝置
330傳感器裝置
340被照明的對(duì)象
400壓縮方法的流程圖
410-490壓縮方法的方法步驟
500解壓縮方法的流程圖
510-580解壓縮方法的方法步驟
A源圖的離散源值
B圖表的離散圖像值
B’被縮放的圖表的離散圖像值
Ia源圖的索引
Ib圖表的索引
S圖表的閾值索引
【主權(quán)項(xiàng)】
1.用于光電子器件(100)的功率譜(151、152、153)的數(shù)據(jù)壓縮的編碼方法，所述編碼方法包括如下步驟: -提供所述光電子器件(100)的至少一個(gè)功率譜(151、152、153); -在特定的采樣波長(zhǎng)處采樣所述功率譜(151、152、153)，以便產(chǎn)生離散源譜(155); -給所述離散源譜(155)加索引，以便產(chǎn)生具有離散源值(A)的源圖(160)，其中波長(zhǎng)(λ)被連續(xù)的源索引(IA)代替； -通過(guò)借助于離散頻率變換將源圖(160)從源域變換到圖像域來(lái)產(chǎn)生具有離散圖像值(B)的圖表(170); -執(zhí)行所述圖表(170)的壓縮，其中所述圖表(170)的重要的和低重要性的組成部分被標(biāo)識(shí)而且低重要性的組成部分從所述圖表(170)被排除;并且 -將經(jīng)壓縮的圖表(170)數(shù)字化，以便產(chǎn)生經(jīng)壓縮的譜數(shù)據(jù)，其中所述經(jīng)壓縮的圖表(170)的每個(gè)圖像值(B)都被分配有相對(duì)應(yīng)的具有確定的位深的數(shù)字?jǐn)?shù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其中，借助于離散余弦變換執(zhí)行所述源圖(160)的變換。3.根據(jù)權(quán)利要求1和2之一所述的方法， 其中，通過(guò)存儲(chǔ)具有通過(guò)所述離散頻率變換產(chǎn)生的圖表(170)的低的圖像索引(IB)的圖像值(170)并且借助于所述離散頻率變換將所述圖表(170)的剩余的圖像值(B)重新變換，離散頻率變換的級(jí)聯(lián)被執(zhí)行。4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法， 其中，具有在閾值索引(S)以上的圖像索引(IB)的圖像值(B)在所述圖表(170)的壓縮期間被排除， 其中，所述閾值索引(S )以固定的方式被預(yù)先確定或者動(dòng)態(tài)地被確定。5.根據(jù)上述權(quán)利要求1至4之一所述的方法， 其中，所述功率譜(151、152、153)的譜值在采樣之前被乘以第一比例因子， 其中，在整個(gè)波長(zhǎng)范圍上恒定的值或者與波長(zhǎng)有關(guān)的函數(shù)被用作第一比例因子，并且其中，所述第一比例因子針對(duì)多個(gè)功率譜(151、152、153)被建立或者根據(jù)相應(yīng)的功率譜(151、152、153 )動(dòng)態(tài)地被確定。6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法， 其中，所述圖像值(B)在所述圖表(170)的壓縮之后借助于第二比例因子被縮放， 其中，預(yù)先確定的或者動(dòng)態(tài)地被確定的恒定的值或者預(yù)先確定的或者動(dòng)態(tài)地被確定的函數(shù)被用作第二比例因子。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法， 其中，所述經(jīng)壓縮的圖表(170)的包絡(luò)(175)被確定用于縮放，并且所述經(jīng)壓縮的圖表(170 )的圖像值(B )被除以所述包絡(luò)(175 )的相對(duì)應(yīng)的值。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法， 其中，形成所述經(jīng)壓縮的圖表(170)的圖像值(B)的絕對(duì)值的對(duì)數(shù)，用于縮放， 其中，回歸線(173)借助于針對(duì)具有小于或者等于閾值索引(S)的圖像索引(IB)的圖像值(B)的線性回歸來(lái)確定， 其中，所述經(jīng)壓縮的圖表(170 )的包絡(luò)(175)通過(guò)所述回歸線(173 )的線性位移來(lái)確定，并且 其中，所述經(jīng)壓縮的圖表(170 )的圖像值(B)被除以所述包絡(luò)(175 )的相對(duì)應(yīng)的值。9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法， 其中，以固定的方式預(yù)先確定的或者動(dòng)態(tài)地被確定的采樣波長(zhǎng)被用于采樣;并且 其中，借助于恒定的或者與采樣點(diǎn)的信息內(nèi)容有關(guān)的采樣波長(zhǎng)分辨率來(lái)執(zhí)行采樣。10.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法， 其中，所述功率譜的負(fù)值在采樣之前被設(shè)置為零。11.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法， 其中，為了產(chǎn)生源圖(160)，所述光電子器件(100)的至少兩個(gè)不同的功率譜(151、152、153)被組合來(lái)形成總功率譜(154)并且一起被加索引， 其中，各個(gè)單獨(dú)的功率譜(151、152、153)直接彼此被連接起來(lái)或者通過(guò)被插入在所述各個(gè)單獨(dú)的功率譜(151、152、153)之前、之間和/或之后的間隔值彼此分離，并且 其中，所述各個(gè)單獨(dú)的功率譜(151、152、153)分離地或者一起被縮放。12.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法， 其中，利用恒定的或者動(dòng)態(tài)地被確定的位深執(zhí)行所述經(jīng)壓縮的圖表(170)的數(shù)字化。13.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法， 其中，執(zhí)行通過(guò)編碼方法產(chǎn)生的經(jīng)壓縮的譜數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)數(shù)量和/或壓縮品質(zhì)的估計(jì)， 其中，考慮到經(jīng)壓縮的譜數(shù)據(jù)的最優(yōu)的數(shù)據(jù)數(shù)量和/或壓縮品質(zhì)，各個(gè)單獨(dú)的或者多個(gè)方法步驟的特定參數(shù)被適配，并且再次用經(jīng)適配的參數(shù)來(lái)執(zhí)行相對(duì)應(yīng)的方法步驟或者所述編碼方法。14.用于給通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1至13之一所述的編碼方法來(lái)壓縮的功率譜(151、152、153、154)解壓的解碼方法，所述解碼方法包括如下步驟: -提供功率譜(151、152、153、154)的經(jīng)壓縮的譜數(shù)據(jù)； -將數(shù)字化逆轉(zhuǎn)，其中所述經(jīng)壓縮的譜數(shù)據(jù)的每個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)都分別被分配有與相應(yīng)的位深相對(duì)應(yīng)的圖像值(B); -執(zhí)行逆縮放，其中所述圖像值(B)被除以第二比例因子； -給所述圖像值(B)加索引，以便重建圖表(170)，其中每個(gè)圖像值(B)都被分配有相對(duì)應(yīng)的圖像索引(IB); -將與離散頻率變換相反的變換應(yīng)用于被重建的圖表(170)，以便產(chǎn)生被重建的源圖(160)； -將加索引逆轉(zhuǎn)，以便產(chǎn)生被重建的源譜(155)，其中所述被重建的源圖(160)的各個(gè)單獨(dú)的源索引(IA)都被分配有相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)(λ);并且 -執(zhí)行所述被重建的源譜(155)的逆縮放，以便產(chǎn)生被重建的功率譜(151、152、153)。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法， 其中，所述被重建的圖表(170)的圖像值(B)被內(nèi)插，以便產(chǎn)生附加的圖像值，并且 其中，借助于所述附加的圖像值，通過(guò)應(yīng)用與離散頻率變換相反的變換、逆轉(zhuǎn)加索引和逆縮放來(lái)產(chǎn)生在被重建的功率譜(151、152、153)中的所希望的中間值。
【文檔編號(hào)】H03M7/30GK105940612SQ201580007016
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2015年1月29日
【發(fā)明人】M.舒曼, L.普萊茨
【申請(qǐng)人】奧斯蘭姆奧普托半導(dǎo)體有限責(zé)任公司