[发明专利]一种用于编码孔径快照成像光谱仪的系统响应标定方法

摘要

本发明公开的一种简便的系统响应标定方法，用于编码孔径快照成像光谱系统，属于计算摄像学领域。针对现有技术中编码孔径快照成像光谱系统响应函数标定方法费时、费力、成本高的技术问题，本发明公开的一种用于编码孔径快照成像光谱仪的系统响应标定方法，将响应函数的标定问题转化为线性方程组的求解问题，无需要引入额外的器件即能够较为精确地得到系统的响应函数，进而提高编码孔径快照成像光谱系统标定效率，节约标定成本。

主权项

1.一种用于编码孔径快照成像光谱仪的系统响应标定方法，其特征在于：包括如下步骤，/n步骤101：用不同波长的均匀单色光照射CASSI系统中的编码模板，得到并记录不同波长的均匀单色光在探测器上成的像M；CASSI系统为编码孔径快照成像光谱仪系统；/nCASSI系统由物镜、编码模板、中继镜、色散棱镜和灰度相机构成；目标场景为I(x-τ,y-γ,λ)，f(x,y)为探测器上成的像，公式(1)描述了CASSI系统的成像过程：/n /n其中，h(τ,γ,λ)表示系统对波长为λ的单色光的响应，m(x-τ,y-γ)表示编码模板，取值为0、1；对(1)式进行离散化，得到：/n /n其中，Ω代表探测器上(i,j)像素点对应的场景中的区域，其大小由响应函数决定；h(i,j,λ)为离散化的响应函数，描述场景中不同的点对探测器上一点响应强度的贡献；/n用不同波长的均匀单色光照射CASSI系统中的编码模板，则式(1)、式(2)中所述场景为均匀单色场景，场景I(x-τ,y-γ,λ)与探测器上的像f(x,y)由式(1)、式(2)联系；记录不同波长的均匀单色光照射下编码模板在探测器上成的像M；/n步骤102：选取像M上一点(i,j)，找到其在编码模板上对应的场景中的区域Ω，构造用于估计CASSI系统响应的线性方程如公式(3)所示，/nm₁₁·h₁₁+m₁₂·h₁₂+…+m_kl·h_kl＝M_ij (3)/n所述线性方程左边为区域Ω内各点的亮度的加权求和，加权求和权重即为待求的离散化后的系统响应；方程右边为(i,j)点的亮度；/n步骤103：选取像M上点(i,j)相邻的点(i′,j′)，找到相邻的点(i′,j′)在编码模板上对应的区域Ω′，所述区域Ω′通过对Ω进行平移得到，平移量即为(i′-i,j′-j)；构造用于估计CASSI系统响应的线性方程如公式(4)所示，/nm′₁₁·h₁₁+m′₁₂·h₁₂+…+m′_kl·h_kl＝M_i′j′ (4)/n所述线性方程左边为区域Ω′内各点的亮度的加权求和，加权求和权重即为待求的离散化后的系统响应；方程右边为(i′,j′)点的亮度；/n步骤104：重复步骤103，得到N个估计CASSI系统响应的线性方程；所述N个线性方程的矩阵表示形式为：/nAH＝Y (5)/n其中，A为0-1系数矩阵，H为待求的权重，Y为M上选取的各点的亮度；/n步骤105：用最小二乘法求解步骤104得到的N个估计CASSI系统响应的线性方程得到离散形式的CASSI系统响应H，即实现点(i,j)的CASSI系统响应函数标定；/n利用最小二乘法求解公式，得到H的最小二乘解为：/nH＝(A^TA)^-1A^TY (6)/nH即为离散形式的CASSI系统响应，即实现单点CASSI系统响应函数标定。/n