[发明专利]快照式光谱成像方法、装置及光谱成像仪

说明书

技术领域

本发明涉及光学工程及其相关学科领域，特别是涉及一种快照式光谱成像方法、装置及光谱成像仪。

背景技术

多光谱成像(Multispectral Imaging)是多波段光谱图像获取、处理、复制、显示等系列技术的简称。通常认为在可见光波段的多光谱图像的光谱分辨率大于10nm，该分辨率能够以较高的精度拟合或重建自然界中多数目标的辐射光谱或反射光谱信息，因此对于目标识别、物质成分分析、颜色分析及彩色图像再现等具有重要的价值。

在瞬变场景的多光谱成像(Snapshot Multispectral Imaging)技术方面，针对自然场合目标场景在空间位置、光照、亮度等多变化的情况，亟待发展快照式光谱成像仪。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种快照式光谱成像方法、装置及光谱成像仪，用以提高光谱成像的速度和稳定性。

为解决上述技术问题，本发明中的一种快照式光谱成像方法，包括：

通过主成分分析算法，重建目标的光谱反射率曲线；

根据目标的标准色度值和所述光谱反射率曲线，确定目标的光谱反射率；

根据所述目标的光谱反射率，构建所述目标的光谱图像立方体。

为解决上述技术问题，本发明中的一种快照式光谱成像系统，包括存储模块和处理模块；所述存储模块存储有快照式光谱成像计算机程序；所述处理模块执行所述计算机程序，以实现如上所述方法的步骤。

为解决上述技术问题，本发明中的一种光谱成像仪，包括三峰滤光片、三基色焦平面传感器和如上所述的快照式光谱成像系统；

所述三峰滤光片用于将经过的目标的反射光过滤后，传输给所述三基色焦平面传感器；

所述三基色焦平面传感器用于根据过滤的反射光形成目标的三基色图像。

本发明有益效果如下：

本发明实施例中方法、系统及光谱仪具有分辨率高、曝光时间短的优势，可以获得瞬变目标场景的光谱信息和空间信息，具有速度快、稳定性好的特点。

附图说明

图1是本发明实施例中一种快照式光谱成像方法的流程图；

图2是本发明实施例中一种光谱成像仪的结构原理图；

图3是本发明实施例中一种光谱成像仪的工作原理图；

图4是本发明实施例中光谱图像立方体的示意图；

图5是本发明实施例中目标的实际光谱和重建光谱对比图。

具体实施方式

为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种快照式光谱成像方法、装置及光谱成像仪，以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不限定本发明。

实施例一

本发明实施例提供一种快照式光谱成像方法，如图1所示，所述方法包括：

S101，通过主成分分析算法，重建目标的光谱反射率曲线；

S102，根据目标的标准色度值和所述光谱反射率曲线，确定目标的光谱反射率；

S103，根据所述目标的光谱反射率，构建所述目标的光谱图像立方体。

本发明实施例中方法有效提高了光谱成像仪的精度和图像识别概率；本发明实施例中方法具有分辨率高、速度快、稳定性好、无需配准的特点，特别适合于复杂条件下窄带多光谱图像立方体的重建和分析。

在本发明实施例中，可选地，所述根据目标的标准色度值和所述光谱反射率曲线，确定目标的光谱反射率之前，包括：

采集所述目标的2组三基色图像；

根据所述2组三基色图像，确定所述2组三基色图像的每个像素点的标准色度值。

在本发明实施例中，可选地，所述根据所述2组三基色图像，确定所述2组三基色图像的每个像素点的标准色度值之后，包括：

将所述2组三基色图像的每个像素点的标准色度值存储在用于存储所述光谱反射率曲线的光谱反射率库中。

在本发明实施例中，可选地，所述光谱反射率曲线由标准色度坐标和光谱反射率构成；

所述根据目标的标准色度值和所述光谱反射率曲线，确定目标的光谱反射率，包括：

对于每个像素点，根据色差最小原则，确定与该像素点的标准色度值最接近的标准色度坐标；

在所述光谱反射率曲线上，根据所述标准色度坐标确定对应的光谱反射率。

在本发明实施例中，可选地，所述根据所述目标的光谱反射率，构建所述目标的光谱图像立方体，包括：

确定待要产生的光谱切片的各个波长；