[发明专利]一种基于成像条件校正的开放测量环境光谱测量方法

权利要求书

1.一种基于成像条件校正的开放测量环境光谱测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，测量获得参考测量环境的光源数据；

步骤2，在参考测量环境下，拍摄训练样本集和参考白板数字图像，提取其各自raw响应值；

步骤3，利用测量系统和训练样本集，计算光谱估计矩阵Q；

步骤4，在开放测量环境下，拍摄测量对象和参考白板数字图像，提取其各自raw响应值；

步骤5，利用在参考测量环境下和开放测量环境下分别提取的参考白板raw响应值，计算校正矩阵M₁，用于成像条件的初步校正；

步骤6，估计开放测量环境对应的k个目标光源数据；

步骤7，利用相机灵敏度函数、k个目标光源数据、参考白板光谱数据、参考测量环境的光源数据和训练样本集光谱数据，计算校正矩阵M₂用于成像条件的进一步校正；

步骤8，利用校正矩阵M₁和M₂，校正测量对象的raw响应值；

步骤9，利用光谱估计矩阵Q，估计测量对象的光谱；

步骤10，完成光谱测量，得到测量对象光谱数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于成像条件校正的开放测量环境光谱测量方法，其特征在于：步骤1中采用光谱辐射度计测量获得参考测量环境的光源数据。

3.根据权利要求1所述的一种基于成像条件校正的开放测量环境光谱测量方法，其特征在于：步骤3中，训练样本集中训练样本的光谱数据为已知数据，采用分光光度计测量获得，光谱估计矩阵Q的计算方法如下：以R_train表示训练样本集的光谱数据矩阵，以D_train表示训练样本集的raw响应值矩阵，利用最小二乘法计算光谱估计矩阵Q，其计算方法如式一所示，其中上标‘+’表示伪逆算子，

Q＝R_train(D_train)⁺ 式一。

4.根据权利要求1所述的一种基于成像条件校正的开放测量环境光谱测量方法，其特征在于：步骤3中，若测量系统为基于单幅RGB图像的光谱测量系统，即训练样本集的raw响应值为三通道数据，则对其进行多项式扩展，以三阶多项扩展为例，其扩展形式如式二所示：

d_expanded＝[1 r g b rg rb gb r² g² b² rg² r²g rb² r²b gb² g²b r³ g³ b³] 式二

其中，r、g和b为每个训练样本的R通道、G通道和B通道的raw响应值，d_expanded表示raw响应值的扩展响应向量，用于构成训练样本集的响应值矩阵D_train；若测量系统为多通道式光谱测量系统，则不执行式二所示的响应值扩展处理。

5.根据权利要求1所述的一种基于成像条件校正的开放测量环境光谱测量方法，其特征在于：步骤5中，校正矩阵M₁的计算方法如下：以d_white,ref表示参考测量环境下参考白板的raw响应值，以d_white,test表示开放测量环境下参考白板的raw响应值，则按照式三计算得到校正矩阵M₁，

M₁＝diag(d_white,ref./d_white,test) 式三

其中，diag为矩阵或向量对角化变换函数，‘./’表示矩阵或向量中的元素相除计算，M₁为K×K的对角矩阵，K为测量系统的通道数。