[发明专利]一种获取高精度色度和光谱图像的方法

说明书

本发明公开了一种获取高精度色度和光谱图像的方法，首先利用多光谱去马赛克算法恢复每个像素的多通道响应值，然后利用光谱适应算法将未知光源下的多通道响应值转换到参考光源下，最后分别利用色度特征化算法和光谱特征化算法获得高精度的色度和光谱图像。本发明的优点是：可瞬时采集未知光源下场景的多光谱图像，提高在未知光源下场景色度和光谱图像的获取精度，促进多光谱成像技术在未知光环境下的有效应用。

技术领域

本发明涉及色度及光谱信息领域，尤其涉及一种获取高精度色度和光谱图像的方法。

背景技术

由于同色异谱现象的存在，传统彩色相机获取的物体的色度信息难以可靠表征物体的本源信息，而光谱反射比是设备无关且与捕获光源无关的物理量，可以表征物体的本源信息。因此，准确获取物体的光谱反射比可以实现高精度的颜色测量，且可以忠实复现物体在任意光源下的颜色外貌。多光谱相机由于增加了更多的通道进行成像，故可提高物体色度信息和光谱反射比获取的精度。对于多光谱相机，基于色度和光谱特征化模型可分别获取场景的色度和光谱图像。传统的多光谱相机由于滤色片轮的存在，导致装置结构复杂臃肿，且通过滤色片轮的旋转实现不同波段滤色片的切换，致使多光谱图像采集速度较慢。基于多光谱滤色片阵列的多光谱相机由于滤色片紧附于传感器表面，结构紧凑，增加了多光谱相机的便携性，且可以通过一次曝光获得所有波段的图像，极大地提高了多光谱图像的采集效率。

在可控光环境下，多光谱相机得到了有效应用，但色度和光谱特征化模型是光源相关的，即同一设备在不同光源下的色度和光谱特征化模型是不同，因此制约了多光谱相机在未知光源下的色度和光谱图像的获取精度。

发明内容

本发明主要解决在在未知光源下基于多光谱滤色片阵列的多光谱相机色度和光谱图像的获取精度低的问题，提供了一种基于多光谱滤色片阵列的获取高精度色度和光谱图像的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，一种获取高精度色度和光谱图像的方法，包括以下步骤：

S1：基于多光谱滤色片阵列瞬时采集未知光源下场景的多光谱图像I_x∈R^H×W×1，H和W分别为图像的高度和宽度；

S2：利用多光谱去马赛克算法恢复全通道响应值；

S3：利用光谱适应算法将未知光源下的多光谱图像I_x转换到参考光源下；

S4：在参考光源下分别建立基于多光谱滤色片阵列的色度特征化和光谱特征化模型；

S5：在参考光源下计算色度和光谱图像。

可瞬时采集未知光源下场景的多光谱图像，提高物体颜色和光谱的获取精度。

作为上述方案的一种优选方案，所述步骤S2中，每一个像素点其它n-1个通道的传感器响应值选择与其相邻最近的像素点的相应通道的响应值，每一个像素点形成n×1维的响应值向量，整个滤色片阵列形成n×n维的响应值矩阵，多光谱图像I_x的维度为H×W×n，即I_x∈R^H×W×n，n为多光谱滤色片阵列中的滤色片数量。

作为上述方案的一种优选方案，所述步骤S3包括以下步骤：

S31：计算未知光源和参考光源下的照明体滤色片映射及转换向量