[发明专利]一种法布里珀罗光谱成像中心波长偏移校正方法及设备

说明书

本发明提供了一种法布里珀罗光谱成像中心波长偏移校正方法及设备，其中方法包括：步骤1，根据偏移的入射角θ，计算各个谱段光谱图像里中心波长偏移后的各环形区域的实际波长光谱信息和与之对应的坐标；步骤2，基于步骤1的计算结果，寻找存在波长光谱信息重叠关系的一组相关联的谱段；步骤3，将步骤2中找到的一组存在波长光谱信息重叠关系的光谱图像进行图像融合，即使用高谱段图像中坐标处的像素，替换掉低谱段图像中坐标处的像素，完成多谱段间的图像融合。本发明提出的法布里珀罗光谱成像中心波长偏移校正方法，无需改变已有的光谱成像系统，通过算法实现中心波长偏移校正，实现成本更低，效率更高，普适性更强。

技术领域

本发明属于光谱相机图像校正技术领域，尤其涉及一种法布里珀罗光谱成像中心波长偏移校正方法及设备。

背景技术

中心波长偏移是法布里珀罗干涉腔固有的物理特性，只要入射光不能准直地进入法布里珀罗干涉腔，那么任何基于法布里珀罗干涉腔实现的多光谱或者高光谱成像系统都会存在中心波长偏移的问题，并且跟法布里珀罗干涉腔的技术实现方式（静电式/压电式/其他方式）无关。目前现有的基于法布里珀罗干涉腔实现的多光谱或者高光谱成像系统都无法做到100%让所有光线都能够准直的进入法布里珀罗干涉腔，因此必定会存在中心波长偏移的问题。

目前没有发现通过算法来对法布里珀罗干涉腔光谱成像系统中心波长偏移进行校正的方案，现有的技术方案中更多的是设计和修改光谱成像的光学系统来达到让光线尽可能的准直地进入法布里珀罗干涉腔，但由此会导致光谱相机的视场角FOV变小，通光率降低等等问题，同时修改光学系统的技术难度和实现成本也会更高。

发明内容

本发明专利提出了一种通过算法对基于法布里珀罗实现的光谱成像系统中所产生的中心波长偏移问题进行校正的方法，通过使用高谱段中的光谱信息对低谱段中缺失的光谱信息进行补偿，从而降低中心波长偏移所带来的影响。

本发明第一方面提供了一种法布里珀罗光谱成像中心波长偏移校正方法，包括以下步骤：

步骤1，根据偏移的入射角θ，计算各个谱段光谱图像里中心波长偏移后的各环形区域的实际波长光谱信息和与之对应的坐标(x,y)；即根据偏移的入射角θ计算出对应谱段里的中心波长偏移量，根据获得的中心波长偏移量计算得到各个谱段光谱图像里中心波长偏移后的各环形区域的实际波长光谱信息；同时，以图像中心为坐标原点，根据θ值计算出光谱图像上的点到图像中心的距离p，从而获得所述点对应的坐标值(x,y)；

步骤2，基于步骤S1的计算结果，寻找存在波长光谱信息重叠关系的一组相关联的谱段；即遍历完低谱段图像中的所有的坐标（x,y），记录下坐标(x,y)和寻找到的存在波长光谱信息重叠关系的高谱段图像的映射关系；

步骤3，将步骤S2中找到的一组存在波长光谱信息重叠关系的光谱图像进行图像融合；即使用高谱段图像中坐标(x,y)处的像素，替换掉低谱段图像中坐标(x,y)处的像素，完成多谱段间的图像融合。

在一种可能的设计中，还包括步骤4，将图像融合校正后的光谱图像保存为跟原始光谱图像数据格式和数据维度一致的光谱立方体。

在一种可能的设计中，所述根据偏移的入射角θ，计算各个谱段光谱图像里中心波长偏移后的各环形区域的实际波长光谱信息的具体过程为：

根据偏移的入射角θ计算出对应谱段里的中心波长偏移量diagonal_cwl_shift；

此公式为泛函数公式，需要通过每个相机的具体参数属性确定具体的计算公式；其中，n表示在小于这个角度的情况下，可以近似的认为没有发生中心波长偏移，θ的最大值不能超过相机对角线视场角DFOV的一半， 即m = ½ DFOV。

在一种可能的设计中，所述根据θ值计算出光谱图像上的点到图像中心的距离p，从而获得所述点对应的坐标值(x,y)的具体过程为：