[发明专利]成像光谱仪的光谱定标方法、装置及电子设备

说明书

本发明适用高光谱数据处理技术领域，提供了一种成像光谱仪的光谱定标方法、装置及电子设备，该方法包括：获取对单色仪输出的光谱信号进行采集的图像帧；在所述图像帧的光斑邻域开设预设尺寸的窗口；根据所述窗口中各像素的灰度值计算所述图像帧中光斑的重心位置；根据各光谱波长及其对应的图像帧中光斑的重心位置，确定所述重心位置与光谱波长之间的关系，以进行成像光谱仪的光谱定标，避免采用图像帧中的单个像素进行光谱定标时易受大气扰动、相机电子噪声等因素的影响，从而有效提高了光谱定标的精度。

技术领域

本发明属于光谱定标技术领域，尤其涉及成像光谱仪的光谱定标方法、装置及电子设备。

背景技术

成像光谱仪进行光谱定标时，利用单色仪对光源信号光谱分光原理，依次将不同光谱信号连续输送到探测器靶面。上位机数据记录软件一方面连续采集相机输出图像信号，另一方面接收单色仪控制软件发送的当前光谱波长，将当前图像帧与当前单色仪光谱信息按照指定格式记录，进而根据记录的图像数据对成像光谱仪进行光谱定标。成像光谱仪光谱定标工作框图如图1所示，单色仪控制软件控制单色仪初始光谱波长为400nm，结束光谱波长为1000nm。图2为成像光谱仪光谱定标过程中，探测器中光斑随光谱变化图像，可以看出随着光谱波长增大，探测器中的光斑逐渐下移。

传统光谱定标算法中，首先观察每个光谱通道的光谱实验曲线，进行高斯拟合获得每个通道的中心波长。但由于传统光谱定标算法只采用图像帧中的单个像素进行计算，而单个像素易受大气扰动、相机电子噪声等因素影响，因此造成光谱实验曲线精度偏差较大，影响光谱定标精度。

发明内容

本发明的目的在于提供成像光谱仪的光谱定标方法、装置及电子设备，旨在解决由于现有技术中成像光谱仪的光谱定标精度较低的问题。

第一方面，本发明提供了一种成像光谱仪的光谱定标方法，所述方法包括下述步骤：

获取对单色仪输出的光谱信号进行采集的图像帧；

在图像帧的光斑邻域开设预设尺寸的窗口；

根据所述窗口中各像素的灰度值计算所述图像帧中光斑的重心位置；

根据单色仪各光谱波长及其对应的图像帧中光斑的重心位置，确定所述重心位置与光谱波长之间的关系，以进行成像光谱仪的光谱定标。

可选的，根据所述窗口中各像素的灰度值计算所述图像帧中光斑的重心位置的步骤，包括：

根据所述窗口中各像素的灰度值确定像素的筛选阈值；

根据所述筛选阈值筛选所述窗口中像素，并在进行像素筛选后根据像素的光谱维坐标确定所述图像帧中光斑的重心位置。

可选的，所述根据所述窗口中各像素的灰度值确定像素的筛选阈值的方法为：

其中，

P_ave：窗口内所有像素点的平均值；

P_max：窗口内所有像素点最大值。

可选的，所述根据所述筛选阈值筛选所述窗口中像素，并在进行像素筛选后根据像素的光谱维坐标确定所述图像帧中光斑的重心位置的方法为：

其中，

P(m,n)：当前帧图像帧的窗口内某一像素点的灰度值；

y_m：当前帧图像帧的窗口内像素点P(m,n)对应的光谱维坐标。

可选的，所述根据各光谱波长及其对应的图像帧中光斑的重心位置，确定所述重心位置与光谱波长之间的关系的步骤包括：

按照各图像帧的光谱波长大小对图像帧进行帧号的标记；