[发明专利]一种利用多光谱相机虚拟响应值获取光谱反射比的方法

摘要

本发明公开了一种利用多光谱相机虚拟响应值获取光谱反射比的方法，首先将多光谱相机的所有通道划分为奇数通道和偶数通道，利用训练样本建立多光谱相机偶数和奇数通道响应值之间的函数关系，用奇数通道采集测试目标的相机响应值，根据建立的偶数和奇数通道响应值之间的函数关系，计算出偶数通道的虚拟相机响应值。利用测试目标所有奇数和偶数通道的响应值计算出其光谱反射比。本发明只需要利用多光谱相机一半的通道去拍摄就能获得全部通道的多光谱相机响应值，显著减少了通道数量的使用而又能充分利用所有通道的信息来获取物体的光谱反射比，从而在确保高精度获取物体光谱反射比的同时有效提高获取效率。

主权项

一种利用多光谱相机虚拟响应值获取光谱反射比的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)利用训练样本建立偶数通道响应值和奇数通道相机响应值之间的函数关系；具体包括以下子步骤：(1.1)用多光谱相机拍摄训练样本；采用包含各种颜色块的标准色卡作为训练样本，选取光谱功率分布稳定的光源作为照明光源，将标准色卡以45/0照明与测量几何条件放置于照明光源下，用多光谱相机的所有通道拍摄标准色卡，提取标准色卡的通道响应值P为n行q列的矩阵，其中n为标准色卡上的色块数，q为多光谱相机通道的数量，每一行表示一个色块对应的q个通道的响应值，每一列表示一个通道输出的n个色块的响应值；(1.2)建立每一个偶数通道响应值与前后相邻奇数通道响应值之间的函数关系；假设p1，p2和p3分别为标准色卡响应值矩阵P的第1，2和3列，各对应第1，2和3个通道的标准色卡上n个色块的响应值；通过二阶多项式拟合第2个通道响应值p2与第1个和第3个通道响应值p1和p3之间的关系，即p2＝a0+a1*p1+a2*p3+a3*p12+a4*p32+a5*p1*p3利用p2和p1，p3，通过最小二乘法求解上述多项式的系数A＝[a0,a1,a2,a3,a4,a5]，即A＝(CTC)‑1CTp2其中，为含有n个元素都为1的列向量，为矩阵或向量的Hadamard积；用上述同样的方法，类似地可以求出第4,6,8等偶数通道响应值与其前后相邻通道响应值之间的二阶多项式函数；(2)计算光谱反射比与多通道响应值之间的转换矩阵；用分光光度计测量标准色卡中所有色块的光谱反射比R为n行m列的矩阵，其中n为标准色卡上的色块数，m为光谱反射比的维数；所有奇数通道的响应值为所有偶数通道的响应值为根据每一个偶数通道响应值和前后相邻奇数通道响应值的二阶多项式函数，计算出标准色卡的所有偶数通道的虚拟响应值则标准色卡的所有通道的响应值然后，由最小二乘法计算从多通道响应值到光谱反射比的转换矩阵M，即M=RTP^(P^TP^)-1]]>(3)用奇数通道拍摄目标样本，并计算目标样本的光谱反射比；在相同光源下，用多光谱相机的所有奇数通道拍摄目标样本，得到目标样本的奇数通道响应值Pto,根据步骤(1)中偶数通道与奇数通道响应值之间的函数关系，计算出目标样本所有偶数通道的响应值则目标样本的所有通道的响应值根据步骤(2)中多通道响应值到光谱反射比的转换矩阵M,计算目标样本的光谱反射比R^t=(MP^tT)T.]]>