专利名称：一种多光谱计算重构方法及系统的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及光谱计算领域，尤其涉及一种多光谱计算重构方法及系统。
背景技术：
近年来，计算摄像学已经成为交叉视觉、图形学、摄像学、信号处理等领域的国际前沿热点研究，如何对于真实场景的高维信息进行计算采集和重构引起了广泛的关注。开展场景多光谱信息的相关研究工作对于遥感监测、安全侦查、数字娱乐等领域具有重要意义。传统的数字摄像学是对高维场景信号(常用七维全光函数表示)的二维投影子空间进行采样，将高维场景信息投影到相机二维采样子空间上进行采集。可以看出，传统的数字摄像学会产生全光函数其它维度上信息的丢失与耦合问题，包括角度信息丢失、场景深度信息丢失、多光谱信息丢失、曝光时间内场景信息积分耦合等等。计算摄像学中一个很重要的方向是在光谱域上对于传统的成像技术进行扩展，即多光谱技术。从多光谱与视觉的技术原理说来，人眼球中有三种不同视锥细胞对光谱中不同波段的信号进行感应，使真实场景中的光线以红、绿、蓝三种颜色的形式被人所感知，而与此相对应，传统意义上的相机也是从人眼的认知原理出发，通过电荷耦合元件(CCD)不同的颜色积分曲线去捕捉场景的红绿蓝(RGB)三通道信息。但是实际上，能够看到的场景光线具有一个完整的光谱，仅仅捕捉RGB三个通道则失去了光谱维度上的大量细节。而光谱中丰富的细节信息往往能够揭示物体和场景光线的很多特质，有了这些光谱信息，也能在很多计算机视觉领域的工作中获得长足的进展。计算摄像学领域中的多光谱工作基本上是针对场景的多光谱信息进行采集与重构的研究。根据技术要求和采集条件的不同，现有的多光谱采集系统可以分为三类光谱分析仪、扫描式光谱成像仪和单次拍摄成像光谱仪。各种技术解决方案都是通过牺牲空间或时间分辨率的方式对于光谱分辨率进行补偿，以采集多光谱信息。2011年初，一种基于混合相机系统的进行多光谱采集系统被提出，其在牺牲空间分辨率获得附加光谱分辨率的同时，使用双路采集的技术，对场景进行双路采集，从得到的多路数据中重构出高时空分辨率的多光谱视频，实现了一种多光谱采集技术。这些工作都说明了多光谱采集的重要意义，但是虽然多光谱采集工作已经成为近期计算摄像学的热点，如何获得高时间分辨率、高空间分辨率、高光谱分辨率的场景信息仍然是一个难题，因此，这个方向上的研究非常重要而且有广泛的应用。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种多光谱计算重构方法及系统。本发明提供了一种多光谱计算重构方法，包括步骤1，获取双路多光谱图像；
步骤2，对多光谱图像的采样点光谱信息进行主成分分析，得到主成分光谱向量基；步骤3，根据主成分光谱向量基、相机采集的RGB向量、相机的R通道积分曲线、相机的G通道积分曲线以及相机的B通道积分曲线重构未知光谱点上的光谱信息。 在一个示例中，步骤1包括步骤10，用分光镜将场景光线分为两路；步骤11，对两路光线中的一路使用蒙板进行采样，然后使用三棱镜对光线进行分光处理，最后使用灰度相机对分光的结果进行采集；对两路光线中的另一路直接被RGB相机采集。在一个示例中，步骤2包括步骤20，对采样点多光谱信息进行幅度标定和归一化；步骤21，对幅度标定和归一化后的采样点多光谱信息进行主成分分析；步骤22，分析主成分对光谱信息造成的损失；步骤23，根据预设的精确度选取主成分分量并得到相应的主成分光谱向量基。在一个示例中，步骤3包括步骤31，利用相机的R通道积分曲线、相机的G通道积分曲线以及相机的B通道积分曲线以及主成分光谱向量基计算变换矩阵；步骤32，利用主成分光谱向量基、变换矩阵的逆矩阵以及相机采集的RGB向量的乘积重构未知光谱点上的光谱信息。在一个示例中，主成分分量的数量为三个。
在一个示例中，未知光谱点上的光谱信息
msij=[ψχ, ~φ2,.Tran1. Color ,其中[1 是主成分光谱向量基rcurveTran =gcurve{AH rcurve为相机的R通道颜色积分曲线，相机的G通道积bcurve
分曲线，^zrG为相机的B通道积分曲线，Color是相机采集的RGB向量。本发明提供了一种多光谱计算重构系统，包括图像获取装置，用于获取双路多光谱图像；主成分分析模块，用于对多光谱图像的采样点光谱信息进行主成分分析，得到主成分光谱向量基；光谱信息重构模块，用于主成分光谱向量基、相机采集的RGB向量、相机的R通道积分曲线、相机的G通道积分曲线以及相机的B通道积分曲线重构未知光谱点上的光谱信肩、ο在一个示例中，主成分分析模块包括幅度标定和归一化模块，用于对采样点多光谱信息进行幅度标定和归一化；多光谱信息分析模块，用于对幅度标定和归一化后的采样点多光谱信息进行主成分分析；信息损失分析模块，分析主成分对光谱信息造成的损失；L0033」 王放分分重远取悮块，用ナ报据预设的精佛度远取王放分分重以及相应的王放分
光谱向量基。在一个示例中，光谱信息重构模块包括变换矩阵计算模块，用于利用相机的R通 道积分曲线、相机的G通道积分曲线以及相机的B通道积分曲线以及主成分光谱向量基计 算变换矩阵；主成分分量的数量为三个；未知光谱点上的光谱信息
权利要求
1.一种多光谱计算重构方法，其特征在于，包括 步骤1，获取双路多光谱图像；步骤2，对多光谱图像的采样点光谱信息进行主成分分析，得到主成分光谱向量基； 步骤3，根据主成分光谱向量基、相机采集的RGB向量、相机的R通道积分曲线、相机的 G通道积分曲线以及相机的B通道积分曲线重构未知光谱点上的光谱信息。
2.如权利要求1所述的多光谱计算重构方法，其特征在于，步骤1包括 步骤10，用分光镜将场景光线分为两路；步骤11，对两路光线中的一路使用蒙板进行采样，然后使用三棱镜对光线进行分光处理，最后使用灰度相机对分光的结果进行采集；对两路光线中的另一路直接被RGB相机采集。
3.如权利要求1所述的多光谱计算重构方法，其特征在于，步骤2包括 步骤20，对采样点多光谱信息进行幅度标定和归一化；步骤21，对幅度标定和归一化后的采样点多光谱信息进行主成分分析； 步骤22，分析主成分对光谱信息造成的损失；步骤23，根据预设的精确度选取主成分分量并得到相应的主成分光谱向量基。
4.如权利要求3所述的多光谱计算重构方法，其特征在于，步骤3包括步骤31，利用相机的R通道积分曲线、相机的G通道积分曲线以及相机的B通道积分曲线以及主成分光谱向量基计算变换矩阵；步骤32，利用主成分光谱向量基、变换矩阵的逆矩阵以及相机采集的RGB向量的乘积重构未知光谱点上的光谱信息。
5.如权利要求4所述的多光谱计算重构方法，其特征在于，主成分分量的数量为三个。
6.如权利要求5所述的多光谱计算重构方法，其特征在于，未知光谱点上的光谱信息msij = [J1, J2, J3] ·Tran1 ■ Color ,其中m是主成分光谱向量基， [九ΦΜ，ro/rve为相机的R通道颜色积分曲线，gcwrve为相机的G通道积分曲线，^zrvi为相机的B通道积分曲线，Color是相机采集的RGB向量。
7.一种多光谱计算重构系统，其特征在于，包括 图像获取装置，用于获取双路多光谱图像；主成分分析模块，用于对多光谱图像的采样点光谱信息进行主成分分析，得到主成分光谱向量基；光谱信息重构模块，用于主成分光谱向量基、相机采集的RGB向量、相机的R通道积分曲线、相机的G通道积分曲线以及相机的B通道积分曲线重构未知光谱点上的光谱信息。
8.如权利要求7所述的多光谱计算重构系统，其特征在于，主成分分析模块包括 幅度标定和归一化模块，用于对采样点多光谱信息进行幅度标定和归一化；多光谱信息分析模块，用于对幅度标定和归一化后的采样点多光谱信息进行主成分分析信息损失分析模块，分析主成分对光谱信息造成的损失主成分分量选取模块，用于根据预设的精确度选取主成分分量以及相应的主成分光谱向量基。
9.如权利要求8所述的多光谱计算重构系统，其特征在于，光谱信息重构模块包括变换矩阵计算模块，用于利用相机的R通道积分曲线、相机的G通道积分曲线以及相机的B通道积分曲线以及主成分光谱向量基计算变换矩阵；主成分分量的数量为三个； 未知光谱点上的光谱信息
10. 一种场景重光照的方法，其特征在于，包括 步骤10，分析场景的主成分；步骤20，根据场景的主成分的第一分量检测出场景光源；步骤30，利用目标光源的光谱向量基和场景光源的光谱向量基对应的系数重构场景光谱.
全文摘要
本发明公开了一种基于主成分分析的多光谱信息计算重构方法。多光谱计算重构方法包括步骤1，获取双路多光谱图像；步骤2，对多光谱图像的采样点光谱信息进行主成分分析，得到主成分光谱向量基；步骤3，根据主成分光谱向量基、相机采集的RGB向量、相机的R通道积分曲线、相机的G通道积分曲线以及相机的B通道积分曲线重构未知光谱点上的光谱信息。本发明使得多光谱信息的重构更简单、快速，所需要的场景光谱采样点较少，同时多光谱信息的主成分能够给相关研究带来指导意义。
文档编号G01J3/28GK102279050SQ20111021292
公开日2011年12月14日 申请日期2011年7月28日 优先权日2011年7月28日
发明者戴琼海, 曹汛, 马晨光 申请人:清华大学