[发明专利]一种光谱成像中心波长入射角度偏移的校准方法及设备

权利要求书

1.一种光谱成像中心波长入射角度偏移的校准模型搭建方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，使用法布里珀罗干涉腔的光谱相机拍摄采集均匀分布的特定样本光谱图像数据；所述均匀分布的特定样本，是在光谱图像范围内，每个入射角度θ都分布有特定样本物质；所述光谱图像成像数据是一种三维形式的光谱立方体，包含二维的图像信息m行*n列和一维的光谱信息k个谱段；

使用法布里珀罗干涉腔的光谱相机拍摄获取大标准漫反射参考白板的光谱图像数据，所述大标准漫反射参考白板的光谱图像数据也是一种三维形式的光谱立方体，包含二维的图像信息和一维的光谱信息k个谱段；

步骤2，使用获取的大标准漫反射参考白板的光谱立方体对特定样本的光谱立方体进行归一化处理，获取每个入射角度θ下特定样本物质的反射率，以及图像中心位置0度垂直入射时特定样本物质的基准光谱反射率；

步骤3，将每个入射角度θ及其对应特定样本物质的反射率建立数据集集合X_θ，同时，建立k个谱段的基准光谱反射率集合Y；

X_θ＝[Reflection_1,Reflection_2,...,Reflection_k,入射角度θ]

Reflection_k表示在第k个谱段的角度θ时的反射率；

Y＝[Reflection_0_1,Reflection_0_2,...,Reflection_0_k]

Reflection_0_k表示在第k个谱段的入射角度为0时的基准光谱反射率；

步骤4，建立X_θ与Y之间的映射关系，并形成训练样本数据集；

步骤5，初始化校准模型的参数，输入训练样本数据集，经过多次迭代后，在预测误差降低到设置的阈值时停止迭代，得到最终的校准模型。

2.如权利要求1所述的一种光谱成像中心波长入射角度偏移的校准模型搭建方法，其特征在于：所述使用获取的大标准漫反射参考白板的光谱立方体对特定样本的光谱立方体进行归一化处理，归一化公式如下：

Cube_norm表示大小为m*n*k的三维矩阵，代表归一后的目标物光谱立方体，可以获取光谱立方体二维图像中的每一个像素点分别在k个谱段中的反射率值Reflection；Cube_target表示大小为m*n*k的三维矩阵，代表归一前的特定样本的光谱立方体；Cube_white表示大小为m*n*k的三维矩阵，代表大标准漫反射参考白板的光谱立方体。

3.如权利要求2所述的一种光谱成像中心波长入射角度偏移的校准模型搭建方法，其特征在于：还考虑黑参考的影响，所述步骤1中还要获取拍摄的大黑参考光谱立方体，即将相机的镜头盖合上，确保周围没有环境光，然后进行拍摄；所述归一化公式进一步变形为：

Cube_dark表示大小为m*n*k的三维矩阵，代表大黑参考光谱立方体。

4.如权利要求1所述的一种光谱成像中心波长入射角度偏移的校准模型搭建方法，其特征在于，所述入射角度θ的计算公式为：

θ＝arctan(w/h)

入射角度θ根据偏离相机镜头光学中心轴的水平距离w和特定样本与镜头中心的垂直距离h计算得到。

5.如权利要求1所述的一种光谱成像中心波长入射角度偏移的校准模型搭建方法，其特征在于：所述校准模型采用神经网络模型、支持向量机模型、逻辑回归模型或贝叶斯分类模型中的任意一种。

6.一种光谱成像中心波长入射角度偏移的校准方法，其特征在于，包括以下过程：

获取通过法布里珀罗干涉腔的光谱相机拍摄的待检测特定样本的光谱图像数据，即图像光谱立方体；

使用获取的大标准漫反射参考白板的光谱立方体对待检测特定样本的光谱立方体进行归一化处理，获取其在k个谱段的反射率及对应的入射角度θ，建立数据集合；

将建立的数据集合输入到如权利要求1至5任意一项所述的模型搭建方法所搭建的校准模型中进行校准；

输出校准后的正确的待检测特定样本的反射率数据集合以进行光谱曲线绘制。