[发明专利]一种用于宽带光谱成像系统的最优化训练样本选择方法

权利要求书

1.一种用于宽带光谱成像系统的最优化训练样本选择方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：搭建实际宽带光谱成像系统；

步骤2：对光谱成像系统的暗电流水平、光源稳定性、光照不均匀性、各通道线性化响应程度进行标定；

步骤3：准备光谱成像常用的样本集Θ，包括标准色靶或自制色靶，利用专业测量设备测量获取样本集Θ的光谱反射率信息r；

步骤4：用标定后的真实光谱成像系统对样本集Θ进行拍摄，并根据步骤2对光谱成像系统的标定结果对拍摄的样本集进行校正，获得颜色样本集校正后的数字响应信号值d；

步骤5：利用伪逆方法作为训练样本选择时的光谱重建方法，从选择第一个训练样本开始，针对样本集Θ中的每一个样本r_i，利用伪逆方法计算得到样本对应的转换矩阵T；然后对样本集Θ进行光谱重建；以光谱重建误差(root mean square，RMS)作为评价指标，挑选出光谱重建误差最小的一个样本作为第一个训练样本s₁；此时，训练样本集中的第一个样本Ω₁被选定；以此类推，在挑选剩余的第2个到第k个训练样本；

所述的转换矩阵TWEI:

T＝r_i·PINV(d_i)   (式一)；

式一中，d_i表示与r_i对应的第i个样本的系统响应信号值；

所述的对样本集Θ进行光谱重建的公式为：

r^=T·d]]>   (式二)；

J=RMS=E{||r^-r||}]]>   (式三)；

s1=argminri∈ΘJ]]>   (式四)；

Ω₁＝{r₁}   (式五)；

所述的挑选剩余的第2个到第k个训练样本的计算公式为：

T={Ωk-1∪ri}·PINV(d{Ωk-1∪ri})r^=T·dJ=E{||r^-r||}sk=argminri∈ΘJΩk=Ωk-1∪{sk}]]>   (式六)；

步骤6：针对步骤5中的训练样本选择方法，直到满足式七所表示的条件时，完成训练样本选择，此时确定的训练样本集Ω_k对样本集Θ光谱重建误差开始达到最小，开始收敛；当继续增加满足式六的训练样本s_k+1,s_k+2,…,s_m时，训练样本集Ω_k+1,Ω_k+2,…,Ω_m对样本集Θ的光谱重建误差仅有极其微弱减小趋势，基本收敛于最小值J_min；

其中：argminskJk=argminsk+1Jj+1=argminsk+2Jk+2=...=Jmin]]>   (式七)；

每挑选一个新的样本加入到训练样本集Ω时，都要将样本集Θ中所有的样本遍历一次，其中包括已经存在于训练样本集Ω中的样本；

步骤7：锁定满足步骤6中式七所示的规则和条件的最优训练样本集Ω_k，完成宽带光谱成像系统最优训练样本选择。