[发明专利]一种基于插值的双相机光谱成像系统的实时重建方法

摘要

本发明公开的一种基于插值的双相机光谱成像系统的实时重建方法，涉及能够实时获取高分辨率高光谱图像的方法，属于计算摄像学领域。本发明实现方法如下：应用于基于全色相机的双相机光谱成像系统，将高光谱重建分成低分辨率高光谱重建、上采样插值和高分辨率高光谱重建三个阶段，并根据系统原理和GPU工作特点建立快速插值模型、快速响应模型和快速差分模型来完成上述重建的三个阶段，能够在保证重建结果具备高空间分辨率和高光谱保真性的同时，大幅度提高高光谱图像重建的效率，达到实时重建高光谱图像的目的，极大地扩展高光谱图像的应用范围。本发明可用于地质勘探、生物研究、和人工智能等多个领域。

主权项

1.一种基于插值的双相机光谱成像系统的实时重建方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤101：输入双相机光谱成像系统的采样图像Y、标定后的前向响应矩阵H、正则化系数τ，下采样比例β，低分辨率重建迭代次数Id，高分辨率重建迭代次数Ih；步骤102：使用快速插值模型对采样图像Y和前向响应矩阵H进行下采样，得到低分辨率采样Yd和低分辨率前向响应矩阵Hd，空间和光谱的下采样因子均为β；步骤103：初始化低分辨率高光谱图像以及低分辨率辅助矩阵和步骤104：初始化优化目标函数的初始值辅助因子ρ；初始化当前迭代次数t＝0；步骤105：使用快速响应模型和快速差分模型更新低分辨率高光谱图像Xd；步骤106：使用快速差分模型更新低分辨率辅助矩阵Sd和Ud；步骤107：更新辅助因子ρ和当前迭代次数t，并转至步骤105进行迭代，直至t＝I1，完成低分辨率高光谱图像Xd的重建；步骤108：对Xd，Sd和Ud均使用快速插值模型进行双线性上采样插值，插值比例为1/β，插值结果分别为高分辨率高光谱图像Xu,高分辨率辅助矩阵Su和Uu；步骤108所述快速插值模型为步骤102所述的快速插值模型；步骤109：初始化高分辨率高光谱图像X0＝Xu，高分辨率辅助矩阵S0＝Su，U0＝Uu，辅助因子ρ，迭代次数t＝0；步骤110：使用快速响应模型和快速差分模型更新高分辨率高光谱图像X；步骤111：使用快速差分模型更新高分辨率辅助矩阵S和U；步骤112：更新辅助因子ρ和当前迭代次数t，并转至步骤110进行迭代，进行高分辨率高光谱图像X的重建，直至t＝I2，从而完成双相机光谱成像系统的实时重建，得到高质量的实时高光谱重建图像。