[发明专利]基于三边滤波的光谱时空域传播方法

说明书

技术领域

本发明涉及摄像技术领域，特别涉及一种基于三边滤波的光谱时空域传播方法。

背景技术

虽然基于红、绿、蓝三通道的成像摄影技术能够满足人类视觉系统的成像需求，但是在这种方式中，场景光线光谱在相机传感器上进行积分的过程使场景光谱维度的信息丢失，而这一信息正是反应光源与场景物理特性的关键属性，因此如何能够采集得到场景的光谱信息是一个重要的科学问题。从这一问题出发，对于光线光谱的采集研究得到了广泛的关注并产生了很多实用的技术方法，应用于遥感、材料、医疗、环境、视觉等诸多领域。

光谱技术和光学成像技术是两种历史悠久而又应用广泛的光学技术，长期以来，它们分别沿着各自的方向发展。其中，光谱技术主要利用光线散射、衍射的物理原理与滤镜对光线光谱域的带通特性等将单束光线在空间中变为单光谱光线进行采集，主要原理如图4所示。光线在光谱维度上分开后，使用光传感器就能够对不同谱段的光线光强进行独立的测量，进而能够采集得到所测量光线的光谱信息。另一方面，随着传感器技术的飞速发展，以CCD(Charge-Coupled Device)电耦合器件为基础的成像技术逐渐成熟，CCD元件能够直接捕获光线，并将光学信号转换为模拟电流信号，经过放大和模数转换后,便捷地实现图像的获取。近些年，研究者将成像技术与光谱技术相结合，将其优势互补，在空间维与光谱维同时对于场景进行采集，这逐渐催生了基于成像技术的超光谱采集的研究与发展。

传统图像中的每个像素点的红绿蓝通道强度值在超光谱采集中被替换为一个含有光线在不同波长下光强信息的向量，因此场景高分辨率超光谱成像的结果是一个三维的数据块，如图2所示，场景光谱数据在维度x,y两个空间方向的基础上，增加了一个光谱维度λ，而其光谱通道的数量与连续程度决定了场景的光谱分辨率，相关的采集工作也据此分为多光谱采集、超光谱采集（一般来说，多光谱采集覆盖红外区域并且有少且窄的光谱通道，而超光谱采集则指对于可见光范围内的连续、多通道的采集）。近些年来，随着技术的发展，场景单一时刻的超光谱成像采集已经不再能满足研究与应用的需求，高分辨率超光谱视频采集技术得到了不断的发展，我们所采集的数据从空间维到光谱维进一步又拓展至时间维，光谱数据在x,y,λ维度的基础上，又增加了时间维度t，动态场景的多光谱数据能够得到实时的捕获与记录。

高分辨率超光谱视频由于其自身的高纬度性，直接采集具有内在的困难，目前现有技术中往往只能采集此高维数据的一个低维度投影。因此很多方法和技术旨在通过多路采集结合计算重构的方法对于高分辨率光谱视频信息进行采集。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种基于三边滤波的光谱时空域传播方法。

为达到上述目的，本发明的实施例提出一种基于三边滤波的光谱时空域传播方法，包括以下步骤：S1：采集场景的双路视频，所述双路视频包括场景视频和采样点的光谱视频，并对所述采样点的光谱视频进行处理，以得到采样点的光谱信息；S2：通过所述场景视频的采集设备的红绿蓝积分曲线估计所述场景视频的光谱分通道传播比例估计系数；S3：通过光流法估计所述采样点在每一帧光谱视频中的位置；以及S4：根据所述光谱分通道传播比例估计系数和所述采样点在每一帧光谱视频中的位置，以通过三边滤波方法将所述采样点的光谱信息向所述场景视频中多个场景点传播。

在本发明的一个实施例中，所述将所述采样点的光谱信息向所述场景视频中多个场景点传播为将所述采样点的光谱信息在空域、时域和色彩域上进行传播。

在本发明的一个实施例中，在通过三边滤波方法将所述采样点的光谱信息向所述场景视频中多个场景点传播之前，还包括：对所述三边滤波方法所使用的每个滤波器进行参数设定。

在本发明的一个实施例中，所述参数包括：空域距离、时间差和色彩差异。

在本发明的一个实施例中，所述光谱分通道传播比例估计系数包括光谱红通道传播比例估计系数、光谱绿通道传播比例估计系数和光谱蓝通道传播比例估计系数。

在本发明的一个实施例中，所述双路视频是通过双路视频的采集设备采集的。

在本发明的一个实施例中，所述双路视频的采集设备包括：红绿蓝相机和基于蒙版和色散采集的装置。