[发明专利]一种多光谱相机色彩校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多光谱相机色彩校正方法，可广泛应用于航空航天遥感领域。

背景技术

多光谱相机在航空航天遥感领域中的应用越来越广泛。随着对遥感器高分辨率、高性能要求的不断增强，大口径、长焦距线阵相机及大视场长焦距面阵多光谱相机在航空航天遥感领域的重要性越来越高。

多光谱相机的谱段设置一般为红、绿、蓝和近红外四个谱段，其中将红、绿、蓝谱段分别命名为B1、B2、B3谱段。真彩色遥感图像由红、绿、蓝谱段合成，且被摄物体的颜色尽可能如实地显示出来。真彩色遥感图像比灰度图像提供更多信息，因光源、大气层、遥感相机本身因素等的制约，得到的彩色遥感图像并未如期的再现真实地物的颜色，存在着一定程度的色偏，严重地影响了数据表达信息的可靠性和有效性。传统的遥感图像处理是对各个波段在实验室和飞行中进行辐射校正，该种辐射校正增加了遥感相机的复杂性，另外，辐射校正对于中性色校正精度很好，但对于彩色误差较大。

国内目前商业面阵数码相机色彩校正的方法是使用基于“D65光源+反射式标准色板”的标准灯箱来完成的。面阵数码相机通过调焦对标准灯箱中的反射式标准色板进行成像，读取图像中对应色块的RGB值，和标准灯箱中标准色板对应色块的标准色度值之间建立一张相互转换的查找表，它可以用来将数码相机拍摄的RGB文件的某一点映射到对应的色度空间上，进而实时对拍摄图片进行色彩校正。部分短焦距面阵遥感相机也采用类似的色彩校正方法。

线阵航天遥感多光谱相机及大视场长焦距面阵航空遥感多光谱相机因为成像方式和焦距的因素，导致标准色板测试距离要求较大，在实验室无法完成测试工作，上述使用反射式标准色板进行成像测试的方法不再适用；综合考虑相机口径、视场和焦距等性能的需求，分别制作不同色彩的大口径单色标准板工艺难度大、费用高，此种方法也不可行。此外，该类遥感相机各多光谱谱段可设置参数较多，都会导致对应谱段输出DN值的变化，给色彩校正造成了较大的困难。对于大视场长焦距面阵多光谱相机同样存在上述类似的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种多光谱相机色彩校正方法，以保证最终色彩校正的准确性和稳定性。

本发明的技术方案是：一种多光谱相机色彩校正方法，涉及的系统包括积分球光源、透射式24色标准色板、带开孔的挡光板、平行光管、光谱辐射计；积分球光源出射的光束经过透射式24色标准色板上的色块及带开孔的挡光板，到达平行光管焦面处，经平行光管准直后入射到被测多光谱相机或光谱辐射计，进而获得原始数据及图像；所述带开孔的挡光板上的开孔大小与透射式24色标准色板上的一个色块大小一致；步骤如下：

1)由积分球光源出射的光经过平行光管准直后，生成平行光；

2)将被测多光谱相机架设于平行光管出光口后，调整被测多光谱相机高度、俯仰角及方位角，使透射式24色标准色板上的色块A在被测多光谱相机上成像；所述色块A为透射式24色标准色板上灰度色块中透过率第二高的色块；调整积分球光源输出功率，使被测多光谱相机各谱段均处在线性响应区域，并固定积分球光源的输出功率；

3)移开被测多光谱相机，将光谱辐射计架设于平行光管出光口后；调整光谱辐射计的高度、俯仰角和方位角使光谱辐射计与平行光管共轴；

4)调整透射式24色标准色板不同色块位置，使用光谱辐射计采集透射式24色标准色板上每一个色块对应的光谱辐亮度和CIE-xyz坐标系下的色度坐标；

5)建立色彩校正系数、多光谱相机等效辐亮度、多光谱谱段色彩合成后的R、G、B值的关系方程，并计算获得色彩校正系数；所述关系方程如下：

其中，L_B1～L_B3为被测多光谱相机接收到的透射式24色标准色板某一个色块区域的等效辐亮度；为多光谱相机色彩校正系数矩阵；R、G、B分别为各谱段色彩合成后最终的R、G、B分量值；

所述步骤5)中L_B1～L_B3的计算过程为：

其中，L(λ)为光谱辐射计标定平行光管出射光的光谱辐亮度数据；R_Bi(λ)为被测多光谱相机Bi谱段的相对光谱响应曲线。

所述步骤5)中R、G、B的计算过程为：

其中x，y，z为CIE-xyz坐标系下的色度坐标。

本发明与现有技术相比的有益效果：