[发明专利]一种RGB相机光谱响应曲线的标定方法

说明书

本发明公开的一种RGB相机光谱响应曲线的标定方法，属于计算摄像学领域。本发明分为训练阶段和使用阶段。训练阶段在相机光谱响应曲线的训练集中，把每个相机光谱响应曲线分为红色、绿色、蓝色3个通道；对所述每个通道的所有光谱响应曲线，使用字典学习方法求解稀疏字典。使用阶段利用超光谱成像的图像融合平台，以所述待标定RGB相机拍摄高分辨率RGB图像，并使用超光谱相机拍摄相同场景的低分辨率超光谱图像；根据所述两张图像和三通道的稀疏字典，使用稀疏编码方法求解所述待标定相机的光谱响应曲线，从而完成对RGB相机光谱响应曲线的标定。本发明具有步骤简单快速、不需要昂贵标定设备，且在图像具有噪声的情况下仍能保持标定精度的优点。

技术领域

本发明涉及一种RGB相机光谱响应曲线的标定方法，具体涉及一种基于低分辨率超光谱图像、相同场景高分辨率RGB图像以及光谱响应曲线训练集的相机光谱响应曲线标定方法，属于计算摄像学领域。

背景技术

不同的彩色相机在拍摄相同场景时，得到的图像常常会有色差，这是由于相机内部的硬件差别所导致的。这些差别包括CCD图像传感器的感光特性差异、拜耳滤光片的差异等。这些差异可以表现为相机在三个通道的光谱敏感度的差异。为了描述相机的光谱敏感度，厂家常常会提供相机的光谱响应曲线，表示相机的每个通道在整个光谱域的响应，这样的曲线通常以波长为横坐标，以相对响应为纵坐标。

彩色相机的光谱响应曲线在一些工业应用中有重要意义。例如，近年来兴起的单次曝光的超光谱成像技术。这种技术的一种实现是，使用RGB彩色相机拍摄场景的高分辨率RGB图像，同时使用超光谱相机拍摄相同场景的低分辨率超光谱图像，使用某种方法将两者融合，得到高分辨率超光谱图像。这种技术要求RGB相机的光谱响应曲线必须已知。

对RGB相机光谱响应曲线的标定，传统的方法会使用待标定相机拍摄多个波长的单色光源，同时记录相机的响应。这种方法虽然可以得到精确的光谱响应曲线，但是它的缺点是需要昂贵的设备，且标定过程耗时长。根据超光谱成像图像融合平台的特点，近年的技术中也提出了仅利用平台拍摄的高低分辨率两张图像标定RGB相机光谱响应曲线的方法，但是这些方法在图像中具有噪声时，性能会急剧下降，导致光谱响应曲线标定不准确，从而降低超光谱成像的精度。

发明内容

从现有应用对RGB相机光谱响应曲线的标定需求出发，针对传统技术中RGB相机光谱曲线标定方法存在的复杂、昂贵的缺点，以及基于图像融合平台的RGB相机光谱响应曲线标定方法中存在的对噪声敏感的缺点，本发明公开的一种RGB相机光谱响应曲线的标定方法，要解决的技术问题是提供一种适用于超光谱成像的图像融合平台的RGB相机光谱响应曲线的标定方法，具有步骤简单快速、不需要昂贵标定设备，且在图像具有噪声的情况下仍能保持标定精度的优点。

为达到以上目的，本发明采用以下技术方案：

本发明公开的一种RGB相机光谱响应曲线的标定方法，分为训练阶段和使用阶段。训练阶段在相机光谱响应曲线的训练集中，把每个相机光谱响应曲线分为红色、绿色、蓝色3个通道；对所述每个通道的所有光谱响应曲线，使用字典学习方法求解稀疏字典。使用阶段利用超光谱成像的图像融合平台，以所述待标定RGB相机拍摄高分辨率RGB图像，并使用超光谱相机拍摄相同场景的低分辨率超光谱图像；根据所述两张图像和三通道的稀疏字典，使用稀疏编码方法求解所述待标定相机的光谱响应曲线，从而完成对RGB相机光谱响应曲线的标定。

本发明公开的一种RGB相机光谱响应曲线的标定方法，分为训练和使用两个阶段，包括如下步骤：

步骤一：训练阶段用于根据RGB相机光谱响应曲线训练集，使用字典学习方法得到红色、绿色、蓝色三个通道的光谱响应稀疏字典。

步骤1.1：在相机光谱响应曲线的训练集中，将每个相机光谱响应曲线分为红色、绿色、蓝色三个颜色通道；

步骤1.2：对步骤1.1中红色、绿色、蓝色三个颜色通道的所有光谱响应曲线，使用如公式(1)所示字典学习方法求解稀疏字典。