八通道多光譜成像數(shù)據(jù)處理方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種八通道多光譜成像數(shù)據(jù)處理方法，包括多光譜圖像預(yù)處理；多光譜圖像預(yù)配準(zhǔn)；波長定標(biāo)；輻射定標(biāo)；光譜曲線構(gòu)建；多光譜圖像顏色計(jì)算；多光譜圖像特征提取；光譜與顏色匹配。本發(fā)明提供的八通道多光譜成像數(shù)據(jù)處理方法提供了一種完整綜合的數(shù)據(jù)處理步驟，給技術(shù)人員非常詳細(xì)具體的指導(dǎo)，并且針對八通道多光譜成像數(shù)據(jù)的特點(diǎn)選擇了相應(yīng)的方法，達(dá)到了很好的效果。
【專利說明】八通道多光譜成像數(shù)據(jù)處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種多光譜成像數(shù)據(jù)處理方法，尤其涉及一種八通道多光譜成像數(shù)據(jù) 處理方法，屬于多光譜成像領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 多光譜成像（MultispectralImaging)是多波段光譜成像技術(shù)的簡稱，它是一種 圖譜合一的信息獲取及處理技術(shù)，即在取得目標(biāo)的空間維信息的同時(shí)，還取得該目標(biāo)的光 譜維信息。根據(jù)所獲取信息的光譜波段數(shù)或者光譜分辨率大小的差異，目前的光譜成像技 術(shù)大致可劃分為多光譜成像（Multi-spectralImaging)、高光譜成像（Hyper-spectral Imaging)以及超光譜成像（Ultra-spectralImaging)。
[0003] 多光譜圖像數(shù)據(jù)立方體具有多譜段和高空間分辨力的特點(diǎn)，因此比全色圖像或單 純的光譜測量包含了更豐富的地物目標(biāo)信息。根據(jù)光譜圖像數(shù)據(jù)，人們可以從空間匹配和 光譜匹配兩個(gè)方面對地物目標(biāo)進(jìn)行分析和識別。因此，光譜成像技術(shù)在地質(zhì)地理、植被調(diào) 查、大氣探測、海洋遙感、農(nóng)業(yè)科技，環(huán)境監(jiān)測、減災(zāi)防災(zāi)以及軍事科學(xué)等方面具有廣泛的應(yīng) 用前景。尤其在軍事偵察方面，光譜成像系統(tǒng)能夠根據(jù)各種武器裝備系統(tǒng)的輻射或反射的 特征光譜判斷目標(biāo)的屬性，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的可見光偵察系統(tǒng)所不能發(fā)現(xiàn)的軍事目標(biāo)；還可以通 過對特征光譜的分析，判斷武器裝備的種類和型號以及對生化毒氣進(jìn)行識別和預(yù)報(bào)。
[0004] 從20世紀(jì)70年代起，多光譜成像技術(shù)首先在航空航天遙感對地觀測領(lǐng)域得到應(yīng) 用，并逐步在農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、博物館作品珍藏、美容、高精度彩色打印、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等領(lǐng) 域得到發(fā)揮作用。20世紀(jì)90年代以來，對可見光波段的多光譜成像技術(shù)的研究受到大力重 視，現(xiàn)已成為相關(guān)科學(xué)的研究前沿。國際照明委員會（CIE)于2002年11月把多光譜成像 技術(shù)列入彩色圖像技術(shù)委員會即第8分部（TC8-7)的發(fā)展方向。
[0005] 國內(nèi)在多光譜成像以及數(shù)據(jù)處理方面具有一定的基礎(chǔ)，基于圖像處理，多光譜成 像數(shù)據(jù)主要涉及到圖像預(yù)處理、去噪、校正、配準(zhǔn)等步驟，但是在對上述處理步驟后的圖像 進(jìn)行分析時(shí)往往不具有較為科學(xué)和全面的方法，因此需要對整個(gè)多光譜成像數(shù)據(jù)處理進(jìn)行 系統(tǒng)性、全面性和綜合性的分析方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種八通道多光譜成像數(shù) 據(jù)處理方法，本發(fā)明提供了綜合完整的多光譜成像數(shù)據(jù)處理步驟，為人們的
[0007] 相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的八通道多光譜成像數(shù)據(jù)處理方法包括步驟一、多 光譜圖像預(yù)處理；步驟二、多光譜圖像預(yù)配準(zhǔn)；步驟三、波長定標(biāo)；步驟四、輻射定標(biāo)；步驟 五、光譜曲線構(gòu)建；步驟六、多光譜圖像顏色計(jì)算；步驟七、多光譜圖像特征提??；步驟八、 光譜與顏色匹配。
[0008] 本發(fā)明還提供一種八通道多光譜成像數(shù)據(jù)處理方法，包括以下步驟：
[0009] 步驟一、多光譜圖像預(yù)處理，包括光譜圖像噪聲去除、CXD均勻性校正和C⑶非 線性校正等；所述光譜圖像噪聲去除是使用臨域平均法和中值濾波法去除椒鹽噪聲；所述CCD均勻性校正通過對具有均勻亮度分布的平面目標(biāo)進(jìn)行成像，然后根據(jù)CCD各個(gè)像素的 響應(yīng)值計(jì)算并提取CCD表面各個(gè)像素的均勻性校正系數(shù)，并將這些系數(shù)保存到軟件系統(tǒng)的 定標(biāo)文件中；所述CCD非線性校正通過對具有不同亮度等級的目標(biāo)進(jìn)行測量，然后根據(jù)各 個(gè)亮度等級的響應(yīng)數(shù)據(jù)，采用曲線擬和或其它數(shù)學(xué)方法來獲取非線性校正系數(shù)；
[0010] 步驟二、多光譜圖像預(yù)配準(zhǔn)，包括圖像邊緣提取和根據(jù)邊緣提取后的特征點(diǎn)進(jìn)行 圖像變換；所述圖像邊緣提取通過以下方法進(jìn)行：
[0011] 對于二維圖像信號，先用下述的Gauss函數(shù)來進(jìn)行平滑：
[0012]

【權(quán)利要求】
1. 一種八通道多光譜成像數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于包括以下步驟： 步驟一、多光譜圖像預(yù)處理； 步驟二、多光譜圖像預(yù)配準(zhǔn)； 步驟三、波長定標(biāo)； 步驟四、輻射定標(biāo)； 步驟五、光譜曲線構(gòu)建； 步驟六、多光譜圖像顏色計(jì)算； 步驟七、多光譜圖像特征提??； 步驟八、光譜與顏色匹配。
2. -種八通道多光譜成像數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于包括以下步驟： 步驟一、多光譜圖像預(yù)處理，包括光譜圖像噪聲去除、CXD均勻性校正和C⑶非線性校 正等； 所述光譜圖像噪聲去除是使用臨域平均法和中值濾波法去除椒鹽噪聲； 所述CCD均勻性校正通過對具有均勻亮度分布的平面目標(biāo)進(jìn)行成像，然后根據(jù)CCD各 個(gè)像素的響應(yīng)值計(jì)算并提取CCD表面各個(gè)像素的均勻性校正系數(shù)，并將這些系數(shù)保存到軟 件系統(tǒng)的定標(biāo)文件中； 所述CCD非線性校正通過對具有不同亮度等級的目標(biāo)進(jìn)行測量，然后根據(jù)各個(gè)亮度等 級的響應(yīng)數(shù)據(jù)，采用曲線擬和或其它數(shù)學(xué)方法來獲取非線性校正系數(shù)； 步驟二、多光譜圖像預(yù)配準(zhǔn)，包括圖像邊緣提取和根據(jù)邊緣提取后的特征點(diǎn)進(jìn)行圖像 變換； 所述圖像邊緣提取通過以下方法進(jìn)行： 對平一維圖德佶縣.牛田下試的?救來進(jìn)行平滑：
G(x，y，〇)是一個(gè)圓對稱函數(shù)，其平滑的作用可通過〇來控制，由于對圖像進(jìn)行線性 平滑，令g(x，y)為平滑后的圖像，得到：g(x，y) =G(X，y，〇)*f(X，y)，其中f(X，y)是平 滑前的圖像； 由于邊緣點(diǎn)是圖像中灰度值變化劇烈的地方，這種圖像強(qiáng)度的突變將在一階導(dǎo)數(shù)中產(chǎn) 生一個(gè)峰，或等價(jià)于二階導(dǎo)數(shù)中產(chǎn)生一個(gè)零交叉點(diǎn)，而沿梯度方向的二階導(dǎo)數(shù)是非線性的， 所以用Laplacian算子來替代，即用：
的零交叉點(diǎn)作為邊緣點(diǎn)，式中▽ 2G為LOG濾波器，
上式就是LOG邊緣檢測算子，LOG算子是對視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)感受野空間組織的近似，可看 作由一個(gè)興奮中心區(qū)和一個(gè)抑制性周邊區(qū)組成，以62〇X62〇大小的模板形式出現(xiàn)，〇取 不同的值時(shí)，則可用算子檢測不同尺度下的圖像邊緣，通常，我們?nèi)ˇ裔?，用上述LOG邊緣 檢測算子對圖像進(jìn)行邊緣檢測即提取到圖像邊緣； 所述圖像變換使用剛性變換，變換公式如下：
式中：(X，y)是第一幅圖像即基準(zhǔn)圖像的點(diǎn)，經(jīng)變換后對應(yīng)第二幅圖像中的（X'， ^ )，而k、Θ及八1和Ay分別是第一幅圖與第二幅圖的比例因子、旋轉(zhuǎn)因子和坐標(biāo)平移 量，這些參數(shù)由人工操作獲取； 步驟三、波長定標(biāo)，選擇三次樣條插值方法，根據(jù)濾光片的數(shù)量建立相應(yīng)數(shù)量點(diǎn)已知波 長反射率數(shù)據(jù)的樣條曲線，即光譜反射率函數(shù)曲線，根據(jù)所得到的函數(shù)曲線，在每兩個(gè)已知 波長之間按照均勻步長對波長進(jìn)行分割，就得到其它波長的光譜反射率數(shù)據(jù)； 步驟四、輻射定標(biāo)，通過各種標(biāo)準(zhǔn)輻射源，在不同波譜段建立成像光譜儀入瞳處的光譜 輻射亮度值與成像光譜儀輸出的數(shù)字量化值之間的定量關(guān)系，選擇已知光譜輻射特性的目 標(biāo)光源作為多光譜成像儀的測量對象，然后模擬多光譜成像儀的工作狀態(tài)和環(huán)境； 步驟五、光譜曲線構(gòu)建，采用三次樣條插值函數(shù)建立光譜反射率曲線； 步驟六、多光譜圖像顏色計(jì)算，包括計(jì)算圖像顏色三刺激值、計(jì)算彩色圖像RGB、計(jì)算圖 像色差和計(jì)算近紅外亮度因素β值； 步驟七、多光譜圖像特征提取，包括特征選擇和特征提??； 步驟八、光譜與顏色匹配，包括基于三刺激值的顏色匹配、基于光譜的顏色匹配和光譜 匹配。
【文檔編號】G06T7/40GK104318550SQ201410539191
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月27日
【發(fā)明者】勵(lì)盼攀 申請人:勵(lì)盼攀