[發(fā)明專利]一種多光譜成像系統(tǒng)的空間一致性校正方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810458025.4
• 申請日: 2018-05-14
• 公開（公告）號: CN108896176B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈會良;周志敏;忻浩忠
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜;邱啟旺

本發(fā)明公開了一種多光譜成像系統(tǒng)的空間一致性校正方法。方法包括：測量系列灰度紙?jiān)诙喙庾V成像系統(tǒng)載物臺不同位置的響應(yīng)值，同時(shí)測量多光譜成像系統(tǒng)中用于反射率重建的色塊響應(yīng)值，用多項(xiàng)式回歸模型，將不同灰度紙?jiān)诓煌恢玫捻憫?yīng)值以位置信息為自變量映射到中心位置的響應(yīng)值，同時(shí)將用于反射率重建的色塊的響應(yīng)值以位置信息作為自變量映射到其目標(biāo)值。本發(fā)明同時(shí)兼顧了多光譜成像系統(tǒng)中的空間一致性精度需求和反射率重建精度需求，使得經(jīng)過空間一致性校正后，系統(tǒng)的空間一致性色差大大減小，同時(shí)反射率重建的色差均值也有所減小。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多光譜成像技術(shù)，尤其涉及一種多光譜成像系統(tǒng)的空間一致性校正方法，可以在大幅降低系統(tǒng)空間一致性色差的情況下，使反射率重建色差均值也有所降低。

背景技術(shù)

當(dāng)同一束可見光照射到不同顏色物體之上時(shí)，物體對不同波段可見光的反射程度不同，使得人眼視網(wǎng)膜受到的刺激存在差異，從而形成人眼對不同顏色的主觀感受。因此，物體顏色測量的本質(zhì)即測量物體的光譜反射率。

多光譜成像系統(tǒng)是一種可以測量物體顏色和反射率的設(shè)備，其工作原理為將均勻的光照照射到載物臺的物體上，通過分光器件過濾不同波段的可見光，并通過相機(jī)采集物體反射光中不同波段的響應(yīng)值，進(jìn)而將采集到的響應(yīng)值通過反射率重建得到物體光譜反射率。本發(fā)明中提及的響應(yīng)值，即為多光譜成像系統(tǒng)中直接測量得到的未經(jīng)反射率重建的數(shù)據(jù)。

然而由于照射到物體上的光照可能不均勻，并且色輪的濾光片和相機(jī)的鏡頭的中心和周圍的透光率不完全相同，所以同樣的顏色的樣品放在載物臺不同位置時(shí)，測量出的顏色可能有所不同。

因此多光譜成像系統(tǒng)需要進(jìn)行空間一致性校正，使得經(jīng)過校正之后同樣的顏色在不同位置測量得到的顏色的色差盡可能地小。

一種常見的空間一致性校正的方法為基于插值虛擬白板的空間一致性校正方法，方法過程如下：取N個(gè)不同灰度的灰度紙，對于每一個(gè)灰度紙，將其放置在系統(tǒng)載物臺有限的M個(gè)位置拍攝得到的有限個(gè)響應(yīng)值，根據(jù)有限個(gè)響應(yīng)值使用插值方法得到一塊虛擬白板，根據(jù)灰度值的不同可以生成N塊虛擬白板，并將N塊虛擬均值拉升到1。對于多光譜成像系統(tǒng)拍攝得到的響應(yīng)值，找到其響應(yīng)值距離最近的一塊虛擬白板，并根據(jù)除以該白板拉升到1后對應(yīng)位置的值得到經(jīng)過校正的響應(yīng)值，由此完成基于插值虛擬白板的系統(tǒng)空間一致性校正。雖然這種方法可以在一定程度上提高系統(tǒng)的空間一致性，但是經(jīng)過使用方法對多光譜成像系統(tǒng)進(jìn)行校正后，系統(tǒng)空間一致性提升仍然有限，并且該方法在一起程度上會影響反射率重建色差，并不能保證反射率重建色差減小。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多光譜成像系統(tǒng)的空間一致性校正方法，該方法可以使系統(tǒng)的空間一致性色差大大減小，同時(shí)使得反射率重建色差均值也有所減小。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種多光譜成像系統(tǒng)的空間一致性校正方法，該方法包含以下步驟：

(1)用多光譜成像系統(tǒng)拍攝用于反射率重建的色塊的響應(yīng)值R₁，同時(shí)根據(jù)反射率重建的逆過程從這些色塊的標(biāo)準(zhǔn)反射率反推出能夠使反射率重建誤差最小的響應(yīng)值S₁，S₁即為R₁的回歸目標(biāo)值；

(2)選擇N個(gè)不同灰度的灰度紙，將每個(gè)灰度紙依次放置到多光譜成像系統(tǒng)載物臺的M個(gè)不同位置，分別測量該灰度紙?jiān)贛個(gè)不同位置的響應(yīng)值R₂，任選一個(gè)位置的響應(yīng)值作為R₂的回歸目標(biāo)值，記為S₂；

(3)建立回歸模型：對多光譜成像系統(tǒng)的每個(gè)通道單獨(dú)進(jìn)行多項(xiàng)式回歸，回歸模型為：