[發明專利]一種基于成像條件校正的開放測量環境光譜測量方法

有效

• 申請號: 202010501553.0
• 申請日: 2020-06-04
• 公開（公告）號: CN111750993B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）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）人: 武漢紡織大學
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 王琪

本發明公開了一種基于成像條件校正的開放測量環境光譜測量方法，包括測量獲得參考測量環境的光源數據；在參考測量環境下，拍攝訓練樣本集與參考白板數字圖像，提取其各自raw響應值；計算光譜估計矩陣Q；在開放測量環境下，拍攝測量對象與參考白板數字圖像，提取其各自raw響應值；利用參考白板raw響應值，計算校正矩陣M₁，用于成像條件的初步校正；估計開放測量環境對應的k個目標光源數據；計算校正矩陣M₂，用于成像條件的進一步校正；利用校正矩陣M₁和M₂，校正測量對象的raw響應值；利用光譜估計矩陣Q，估計測量對象的光譜；完成光譜測量，最終得到測量對象光譜數據。

技術領域

本發明屬于計算機數字圖像處理技術領域，具體涉及一種基于成像條件校正的開放測量環境光譜測量方法。

背景技術

物體的光譜表征物體表面的出射光輻射相對于入射光輻射在各個波段的比值，反映了物體自身對輻射能量的吸收與反射特性，是表征物體本身物化屬性的主要特征之一。在可見光范圍內，光譜是顏色信息的指紋。光譜在眾多工業生產領域中的顏色復制、顏色控制、顏色檢測方面，及其它相關應用領域中的影像分析、特征提取、材料檢測等光譜分析方面，都發揮著重要的功用，因此光譜測量至關重要。

在計算機數字圖像處理領域，基于數碼相機的光譜測量技術越來越受到學者的關注。基于數碼相機的光譜測量是指以相機的線性化成像模型理論為基礎，通過求解數學逆問題的思想和方法，利用數碼相機數字響應值和相應光譜估計算法，對物體表面的光譜數據進行估計，以實現物體表面的光譜測量。

按測量方式，可將當前基于數碼相機的光譜測量系統分為三類：第一類是基于濾光片式的光譜測量系統，主要有彩色數碼相機+寬帶濾光片、單色數碼相機+窄帶濾光片輪兩種形式。第二類為基于多光源的光譜測量系統，主要利用彩色或者單色數碼相機配合多個照明光源或者可調控LED照明系統組成。上述兩類系統均是基于多通道方式進行光譜測量，即首先獲得物體表面的多通道圖像，然后由多通道圖像數據計算物體表面每個像素點的光譜。第三類是基于單幅RGB圖像進行光譜測量，即利用彩色數碼相機單幅RGB圖像的R、G、B三個通道數據計算光譜數據。現有的基于數碼相機的光譜測量研究和應用中，無論是多通道式測量系統還是基于單幅RGB圖像的測量系統，均是以基于訓練方式的光譜測量形式開展，即首先利用測量系統拍攝一組已知光譜數據的訓練樣本集，然后利用訓練樣本集的數字響應信號和光譜數據，構建光譜估計矩陣，進而利用光譜估計矩陣進行光譜估計，完成光譜測量。

采用基于訓練方式的光譜測量方法，要求測量系統校正和測量時的成像條件(系統參數和照明光源)嚴格保持一致，當成像條件改變時，需要采用訓練樣本集對測量系統進行重新校正，操作繁瑣、耗時，在實際應用中存在的顯著應用局限性。現有針對基于數碼相機的光譜測量研究和應用，主要局限于實驗室的封閉環境，因此能夠滿足上述測量系統校正和測量時照明條件一致性的要求。但是在缺乏便攜式訓練樣本(例如色卡)的條件下，如何使用測量系統在任意未知照明環境中(例如戶外自然光、室內人工光源、以及包含多光源的雜光光源等測量環境)進行光譜測量，實現測量系統面向開放測量環境的應用，是當前利用數碼相機進行光譜測量所面臨的一項亟待解決問題。

對于以上問題，目前學術界及工業界中均尚未提出合理有效的解決方法。本發明提出了一種基于成像條件校正的開放測量環境光譜測量方法，通過將實際測量時的成像條件向系統校正時的成像條件校正，實現基于數碼相機的光譜測量系統面向開放測量環境的應用。

發明內容

本發明的目的是為了解決背景技術中所述問題，提出一種基于成像條件校正的開放測量環境光譜測量方法。

本發明的技術方案為一種基于成像條件校正的開放測量環境光譜測量方法，具體包括以下步驟：

步驟1，測量獲得參考測量環境的光源數據；