[发明专利]一种消除材质对光谱反射率测量精度影响的方法

摘要

本发明公开了一种消除材质对光谱反射率测量精度影响的方法。方法包括分别采用多光谱成像系统和分光光度计得到得到样本测量的光谱反射率和标准的光谱反射率。利用自适应波段选择的方法得到参与校正的波段组合，并根据所得的波段组合二进制差分进化算法计算出光谱反射率的校正矩阵，从而实现光谱反射率的校正。本发明可以利用二进制差分进化算法从光谱反射率的所有采样波段中选择最合适的波段组合参与校正，相比于现有校正方法所采用的局部校正模型具有自适应的特点，从而提高了校正精度。

主权项

一种消除材质对光谱反射率测量精度影响的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)多光谱成像系统测量待测颜色样本，得到待消除材质影响的光谱反射率在可见光范围内的波段采样数量为31个，即待消除材质影响的光谱反射率为31×M的矩阵，M为待测颜色样本的数量；(2)求解多光谱成像系统的校正系数H，具体为：(2.1)分别用多光谱成像系统和分光光度计测量任意颜色样本的光谱反射率，用多光谱成像系统测量颜色样本得到的光谱反射率为分光光度计测量颜色样本的光谱反射率为r，光谱反射率在可见光范围内的波段采样数量为31个，即和r均为31×1的列向量；(2.2)从的31个波段中，随机选取3个波段a、b、c参与校正，波段组合用一个二进制向量表示为，其中1表示参与校正的波段，0表示未参与校正的波段，a、b、c表示参与校正的波段的位置，0<a、b、c<31；(2.3)生成一组31比特的二进制向量X，向量的个数N通过下式计算，N=[3311/3]=17---(2)]]>其中[]代表四舍五入操作，为不同的波段组合；(2.4)对于向量组中的任一个波段组合来说，j∈1,2,…,N，从其余的波段组合中随机选择和p∈1,2,…,N、q∈1,2,…,N，j、p、q互不相等，根据和得到一组交换序列Epq，Epq=ap↔aqbp↔bqcp↔cq---(3)]]>(2.5)根据交换序列中的每个交换对，分别交换波段组合中，ap位置和aq位置、bp位置和bq位置、cp位置和cq位置上的数值，形成一个新的波段组合即vajbjcj=xajbjcj⊗Epq---(4)]]>(2.6)计算两种波段组合和的校正误差，由下式得到：f(Ω)=Σi=1L|ri(n)-HΩ(n)r~i|---(5)]]>其中，为多光谱成像系统测得的第i个颜色样本的光谱反射率，ri为分光光度计测得的第i个颜色样本的光谱反射率，是在中加入偏置项后的结果，即L代表颜色样本的数量，i为颜色样本的序号，1≤i≤L；n表示任一个波段，1≤n≤31，HΩ(n)代表第n个波段在波段组合Ω下的校正系数，或比较这两种波段组合的校正误差，保留校正误差较小的波段组合；(2.7)对向量组X中的每一个波段组合xabc进行步骤(2.4)到步骤(2.6)的操作，完成一次迭代，生成一组新的二进制向量，对新的二进制向量组继续进行迭代操作，直至达到最大的迭代次数G，G＝25；迭代G次后，根据公式(5)计算出二进制向量组中每一个波段组合的校正误差，将校正误差最小的波段组合作为参与第n个波段校正的波段组合，记作(2.8)将参与第n个波段校正的波段组合带入公式(5)，利用最小二乘法计算出第n个波段的校正系数H(n)；(2.9)对于光谱反射率的31个采样波段重复步骤(2.2)—(2.8)，得到31个参与校正的波段组合以及相应的校正系数；(3)结合步骤(1)得到的待消除材质影响的光谱反射率以及步骤(2)得到的多光谱成像系统的校正系数H，通过得到消除材质对光谱反射率测量精度影响后的光谱反射率R′。