[發明專利]一種光譜成像對齊校準處理方法

在審

• 申請號: 202211646774.2
• 申請日: 2022-12-22
• 公開（公告）號: CN115810035A
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 李江漫;方鵬程;馮超
• 申請（專利權）人: 優尼科（青島）微電子有限公司
• 主分類號: G06T7/33
• 分類號: G06T7/33;G06T5/00;G06F17/16;G01J3/28
• 代理公司: 青島鼎丞智佳知識產權代理事務所(普通合伙) 37277
• 代理人: 王劍偉

本發明提供了一種光譜成像對齊校準處理方法，包括以下步驟：讀取光譜圖像的原始強度圖像數據，判斷是否需要進行對齊操作，若需要則進入下一步；對原始圖像每一個通道的圖像做n×n步長為n的池化操作，獲取降低尺寸后的圖像數據；選擇任意一個通道的圖像作為基準圖像；選擇透視變換模型作為估算的運動模型，設置迭代條件，求解出最終變換模型中的參數；將得到的變換模型應用于基準通道以外的他通道的圖像，生成新的對齊之后的圖像；對所有通道圖像做n×n還原反池化操作，得到對齊后的光譜圖像。本發明通過對圖像的池化處理，減少圖像像素個數，有效降低計算量，速度提高7到8倍，光譜圖像波段數目越多，減少耗時會越加明顯。

技術領域

本發明屬于光譜圖像對齊技術領域，尤其涉及一種光譜成像對齊校準處理方法。

背景技術

基于法布里珀羅干涉腔的光譜成像系統，采用靜電式/壓電式的技術實現方式，完成多個波段的二維光譜圖像依次拍攝，再組合成三維光譜圖像。隨著光譜波段數目的增加，拍攝時間隨之增加，因此在光譜成像設備或者目標物發生抖動的時候，各個波段的光譜圖像會發生偏移，導致三維光譜圖像無法對齊。

傳統的光譜圖像對齊算法，能有效的解決上述問題，但缺點是速度較慢，由于光譜圖像的波段數目較多，可能達到幾十個或上百個，因此耗時較長。同時，缺少一種光譜圖像對齊決策方法，即判斷各個通道的圖像是否存在不對齊的現象，先決策圖像是否需要進行對齊操作。

發明內容

本發明專利提出了一種光譜成像對齊校準處理方法，通過對圖像的池化處理，減少圖像像素個數，從而降低傳統圖像對齊算法的計算量，對齊之后再還原為原始圖像大小。同時，提出一種光譜圖像對齊決策方法，即通過分析穩定拍攝和抖動拍攝兩種情況下各個通道之間的相關系數，來作為決策是否需要進行對齊操作的依據。

本發明第一方面提供了一種光譜成像對齊校準處理方法，包括以下步驟：

步驟1，讀取光譜圖像的原始強度圖像數據，判斷是否需要進行對齊操作，若需要進行對齊操作則進入步驟2；所述原始強度圖像數據為一個高×寬×通道數的三維光譜立方體數據；

步驟2，對原始圖像每一個通道的圖像做n×n步長為n的池化操作，獲取降低尺寸后的圖像數據；

步驟3，選擇任意一個通道的圖像作為基準圖像，在后續步驟中，所有其他通道的圖像都要與之對齊；

步驟4，選擇透視變換模型作為估算的運動模型，設置迭代條件，求解出最終變換模型中的參數，從而得到最終透視變換模型；

步驟5，將步驟4中得到的變換模型應用于基準通道以外的所有其他通道的圖像，生成新的對齊之后的圖像；

步驟6，對所有通道的圖像做n×n還原的反池化操作；；首先還原成圖像原來的大小，然后將池化結果中的每個值都填入其對應原始數據區域中相應位置，得到對齊后的光譜圖像。

優選的，所述步驟1中判斷是否需要進行對齊操作的具體方法為：

任選兩個通道的圖像數據，使用皮爾遜積矩相關系數計算兩個通道圖像之間的平均相關系數，若系數小于初設的某個閾值，則判斷為需要進行對齊操作；兩個變量之間的皮爾遜相關系數定義為兩個變量之間的協方差和標準差的商：

對于光譜圖像來說，X為某一通道的圖像強度二維矩陣，Y為另一通道的圖像強度二維矩陣，E表示期望，μX表示圖像X的平均值，μY表示圖像Y的平均值,σX和σY分別表示X和Y的標準差。

優選的，所述步驟2中對原始圖像每一個通道的圖像做n×n的池化操作，具體為對原始圖像每一個波段做2×2的池化，即在原始圖像上以2×2窗口的形式以步長為2進行滑動，操作結果取窗口內的平均值或最大值。