[發(fā)明專利]一種多光譜相機色彩校正方法

有效

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• 申請日: 2015-05-25
• 公開（公告）號: CN104902153B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發(fā)明（設計）人: 郭永祥;李永強;王靜怡;柯君玉;李洋;廖志波;宗肖穎
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: H04N5/225
• 分類號: H04N5/225;H04N1/60
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 陳鵬

技術領域

本發(fā)明涉及一種多光譜相機色彩校正方法，可廣泛應用于航空航天遙感領域。

背景技術

多光譜相機在航空航天遙感領域中的應用越來越廣泛。隨著對遙感器高分辨率、高性能要求的不斷增強，大口徑、長焦距線陣相機及大視場長焦距面陣多光譜相機在航空航天遙感領域的重要性越來越高。

多光譜相機的譜段設置一般為紅、綠、藍和近紅外四個譜段，其中將紅、綠、藍譜段分別命名為B1、B2、B3譜段。真彩色遙感圖像由紅、綠、藍譜段合成，且被攝物體的顏色盡可能如實地顯示出來。真彩色遙感圖像比灰度圖像提供更多信息，因光源、大氣層、遙感相機本身因素等的制約，得到的彩色遙感圖像并未如期的再現(xiàn)真實地物的顏色，存在著一定程度的色偏，嚴重地影響了數(shù)據(jù)表達信息的可靠性和有效性。傳統(tǒng)的遙感圖像處理是對各個波段在實驗室和飛行中進行輻射校正，該種輻射校正增加了遙感相機的復雜性，另外，輻射校正對于中性色校正精度很好，但對于彩色誤差較大。

國內(nèi)目前商業(yè)面陣數(shù)碼相機色彩校正的方法是使用基于“D65光源+反射式標準色板”的標準燈箱來完成的。面陣數(shù)碼相機通過調(diào)焦對標準燈箱中的反射式標準色板進行成像，讀取圖像中對應色塊的RGB值，和標準燈箱中標準色板對應色塊的標準色度值之間建立一張相互轉(zhuǎn)換的查找表，它可以用來將數(shù)碼相機拍攝的RGB文件的某一點映射到對應的色度空間上，進而實時對拍攝圖片進行色彩校正。部分短焦距面陣遙感相機也采用類似的色彩校正方法。

線陣航天遙感多光譜相機及大視場長焦距面陣航空遙感多光譜相機因為成像方式和焦距的因素，導致標準色板測試距離要求較大，在實驗室無法完成測試工作，上述使用反射式標準色板進行成像測試的方法不再適用；綜合考慮相機口徑、視場和焦距等性能的需求，分別制作不同色彩的大口徑單色標準板工藝難度大、費用高，此種方法也不可行。此外，該類遙感相機各多光譜譜段可設置參數(shù)較多，都會導致對應譜段輸出DN值的變化，給色彩校正造成了較大的困難。對于大視場長焦距面陣多光譜相機同樣存在上述類似的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術問題是：克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種多光譜相機色彩校正方法，以保證最終色彩校正的準確性和穩(wěn)定性。

本發(fā)明的技術方案是：一種多光譜相機色彩校正方法，涉及的系統(tǒng)包括積分球光源、透射式24色標準色板、帶開孔的擋光板、平行光管、光譜輻射計；積分球光源出射的光束經(jīng)過透射式24色標準色板上的色塊及帶開孔的擋光板，到達平行光管焦面處，經(jīng)平行光管準直后入射到被測多光譜相機或光譜輻射計，進而獲得原始數(shù)據(jù)及圖像；所述帶開孔的擋光板上的開孔大小與透射式24色標準色板上的一個色塊大小一致；步驟如下：

1)由積分球光源出射的光經(jīng)過平行光管準直后，生成平行光；

2)將被測多光譜相機架設于平行光管出光口后，調(diào)整被測多光譜相機高度、俯仰角及方位角，使透射式24色標準色板上的色塊A在被測多光譜相機上成像；所述色塊A為透射式24色標準色板上灰度色塊中透過率第二高的色塊；調(diào)整積分球光源輸出功率，使被測多光譜相機各譜段均處在線性響應區(qū)域，并固定積分球光源的輸出功率；

3)移開被測多光譜相機，將光譜輻射計架設于平行光管出光口后；調(diào)整光譜輻射計的高度、俯仰角和方位角使光譜輻射計與平行光管共軸；

4)調(diào)整透射式24色標準色板不同色塊位置，使用光譜輻射計采集透射式24色標準色板上每一個色塊對應的光譜輻亮度和CIE-xyz坐標系下的色度坐標；

5)建立色彩校正系數(shù)、多光譜相機等效輻亮度、多光譜譜段色彩合成后的R、G、B值的關系方程，并計算獲得色彩校正系數(shù)；所述關系方程如下：

其中，L_B1～L_B3為被測多光譜相機接收到的透射式24色標準色板某一個色塊區(qū)域的等效輻亮度；為多光譜相機色彩校正系數(shù)矩陣；R、G、B分別為各譜段色彩合成后最終的R、G、B分量值；

所述步驟5)中L_B1～L_B3的計算過程為：

其中，L(λ)為光譜輻射計標定平行光管出射光的光譜輻亮度數(shù)據(jù)；R_Bi(λ)為被測多光譜相機Bi譜段的相對光譜響應曲線。

所述步驟5)中R、G、B的計算過程為：

其中x，y，z為CIE-xyz坐標系下的色度坐標。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的有益效果：