[發明專利]基于加權測量矩陣的光譜重構方法

有效

• 申請號: 201610871825.X
• 申請日: 2016-09-30
• 公開（公告）號: CN106644071B
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 李貝;陳智聞;耿潤;張雷洪;梁東;康祎;潘子蘭;聶鵬;占文杰
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司31204
• 代理人: 郁旦蓉

技術領域

本發明涉及光譜重構的方法，具體涉及一種基于加權測量矩陣的光譜重構方法，屬于光電領域。

背景技術

光譜反射率是物體的固有屬性，作為一種能最全面最準確地描述物體表面顏色信息的方式，已被廣泛應用到各行各業中，不同物體的光譜反射率不同，用物體表面的光譜反射率來表示物體的顏色可減少如同色異譜問題。

物理光譜反射率的重構具有重要意義，在印刷、藝術品復制、紡織、電子商務甚至醫學方面都有廣泛的應用。光譜反射率的重構方法很多，如偽逆法、維納估計法、主成分分析法、神經網絡、獨立元分析法、R矩陣法等。但是，僅采用一種方法重構光譜反射率重構精度不高，色差較大。

發明內容

本發明是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供一種重構精度高、色差小的基于加權測量矩陣的光譜重構方法。

本發明提供了一種基于加權測量矩陣的光譜重構方法，具有這樣的特征，包括以下步驟：

步驟一，獲取訓練樣本和檢驗樣本的光譜值；

步驟二，獲取訓練樣本和檢驗樣本的相機響應值；

步驟三，用偽逆法重構檢驗樣本的光譜值得到重構后的光譜值并獲得偽逆法的測量矩陣M₁，

用維納估計法重構檢驗樣本的光譜值得到重構后的光譜值并獲得維納估計法的測量矩陣M₂，

用主成分分析法重構檢驗樣本的光譜值得到重構后的光譜值并獲得主成分分析法的測量矩陣M₃；

步驟四，分別計算偽逆法重構后的光譜值維納估計法重構后的光譜值以及主成分分析法重構后的光譜值與檢驗樣本的光譜值之間的CIE1976色差ΔE_ab 1；

步驟五，將偽逆法重構后的光譜值加權重w₁，維納估計法重構后的光譜值加權重w₂，主成分分析法重構后的光譜值加權重w₃，分別得到三個加權后的光譜值，將該三個加權后的光譜值相加求和得到新的光譜值

步驟六，計算新的光譜值與檢驗樣本的光譜值之間的CIE 1976色差ΔE_ab 2；

步驟七，將CIE 1976色差ΔE_ab 2最小時對應的權重w₁、w₂、w₃分別加到偽逆法、維納估計法、主成分分析法所對應的測量矩陣M₁、M₂、M₃中，得到三個對應的值，三個對應的值的和即為測量矩陣M；

步驟八，用測量矩陣M進行光譜值重構。

在本發明提供的基于加權測量矩陣的光譜重構方法中，還可以具有這樣的特征：其中，在步驟二中，相機響應值是由光譜值乘以光源的光譜分布函數、人眼三刺激值和濾光片的透射率仿真得到的。

在本發明提供的基于加權測量矩陣的光譜重構方法中，還可以具有這樣的特征：其中，在步驟三中，偽逆法重構檢驗樣本光譜值的過程為：設重構后的光譜值為光譜值與相機響應值之間的測量矩陣為M₁，則根據公式重構檢驗樣本的光譜值，偽逆法的測量矩陣M₁表示為：M₁＝RV⁺＝RV^T(VV^T)^-1，這里，R表示訓練樣本的光譜值，V表示相機響應值，V⁺表示V的偽逆，T表示轉置。

在本發明提供的基于加權測量矩陣的光譜重構方法中，還可以具有這樣的特征：其中，在步驟三中，維納估計法重構光譜值的過程是用于使維納估計法重構的光譜值和檢驗樣品的光譜值差值達到最小，即：這里，E表示數學期望，D表示檢驗樣品的光譜值與維納估計法重構的光譜值之間的差值，R表示檢驗樣品的光譜值，表示維納估計法重構的光譜值。

在本發明提供的基于加權測量矩陣的光譜重構方法中，還可以具有這樣的特征：其中，維納估計法重構的光譜值和檢驗樣品的光譜值差值達到最小的過程為求取M₂：M₂＝K_rW^T(WK_rW^T+K_n)^-1，這里，Kr是檢驗樣品的光譜值R的自相關矩陣，W為光譜響應度矩陣，Kn為噪聲協方差矩陣，T為轉置。

發明的作用與效果