[發(fā)明專利]一種基于成像條件校正的開放測量環(huán)境光譜測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010501553.0
• 申請日: 2020-06-04
• 公開（公告）號: CN111750993B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁金星;胡新榮;何儒漢;熊明福;陳常念;吳曉堃;何凱;劉軍平;彭濤
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢紡織大學(xué)
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 王琪

1.一種基于成像條件校正的開放測量環(huán)境光譜測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，測量獲得參考測量環(huán)境的光源數(shù)據(jù)；

步驟2，在參考測量環(huán)境下，拍攝訓(xùn)練樣本集和參考白板數(shù)字圖像，提取其各自raw響應(yīng)值；

步驟3，利用測量系統(tǒng)和訓(xùn)練樣本集，計算光譜估計矩陣Q；

步驟4，在開放測量環(huán)境下，拍攝測量對象和參考白板數(shù)字圖像，提取其各自raw響應(yīng)值；

步驟5，利用在參考測量環(huán)境下和開放測量環(huán)境下分別提取的參考白板raw響應(yīng)值，計算校正矩陣M₁，用于成像條件的初步校正；

步驟6，估計開放測量環(huán)境對應(yīng)的k個目標(biāo)光源數(shù)據(jù)；

步驟7，利用相機(jī)靈敏度函數(shù)、k個目標(biāo)光源數(shù)據(jù)、參考白板光譜數(shù)據(jù)、參考測量環(huán)境的光源數(shù)據(jù)和訓(xùn)練樣本集光譜數(shù)據(jù)，計算校正矩陣M₂用于成像條件的進(jìn)一步校正；

步驟8，利用校正矩陣M₁和M₂，校正測量對象的raw響應(yīng)值；

步驟9，利用光譜估計矩陣Q，估計測量對象的光譜；

步驟10，完成光譜測量，得到測量對象光譜數(shù)據(jù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于成像條件校正的開放測量環(huán)境光譜測量方法，其特征在于：步驟1中采用光譜輻射度計測量獲得參考測量環(huán)境的光源數(shù)據(jù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于成像條件校正的開放測量環(huán)境光譜測量方法，其特征在于：步驟3中，訓(xùn)練樣本集中訓(xùn)練樣本的光譜數(shù)據(jù)為已知數(shù)據(jù)，采用分光光度計測量獲得，光譜估計矩陣Q的計算方法如下：以R_train表示訓(xùn)練樣本集的光譜數(shù)據(jù)矩陣，以D_train表示訓(xùn)練樣本集的raw響應(yīng)值矩陣，利用最小二乘法計算光譜估計矩陣Q，其計算方法如式一所示，其中上標(biāo)‘+’表示偽逆算子，

Q＝R_train(D_train)⁺ 式一。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于成像條件校正的開放測量環(huán)境光譜測量方法，其特征在于：步驟3中，若測量系統(tǒng)為基于單幅RGB圖像的光譜測量系統(tǒng)，即訓(xùn)練樣本集的raw響應(yīng)值為三通道數(shù)據(jù)，則對其進(jìn)行多項式擴(kuò)展，以三階多項擴(kuò)展為例，其擴(kuò)展形式如式二所示：

d_expanded＝[1 r g b rg rb gb r² g² b² rg² r²g rb² r²b gb² g²b r³ g³ b³] 式二

其中，r、g和b為每個訓(xùn)練樣本的R通道、G通道和B通道的raw響應(yīng)值，d_expanded表示raw響應(yīng)值的擴(kuò)展響應(yīng)向量，用于構(gòu)成訓(xùn)練樣本集的響應(yīng)值矩陣D_train；若測量系統(tǒng)為多通道式光譜測量系統(tǒng)，則不執(zhí)行式二所示的響應(yīng)值擴(kuò)展處理。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于成像條件校正的開放測量環(huán)境光譜測量方法，其特征在于：步驟5中，校正矩陣M₁的計算方法如下：以d_white,ref表示參考測量環(huán)境下參考白板的raw響應(yīng)值，以d_white,test表示開放測量環(huán)境下參考白板的raw響應(yīng)值，則按照式三計算得到校正矩陣M₁，

M₁＝diag(d_white,ref./d_white,test) 式三

其中，diag為矩陣或向量對角化變換函數(shù)，‘./’表示矩陣或向量中的元素相除計算，M₁為K×K的對角矩陣，K為測量系統(tǒng)的通道數(shù)。