一種多光譜相機(jī)色彩校正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種多光譜相機(jī)色彩校正方法，可廣泛應(yīng)用于航空航天遙感領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 多光譜相機(jī)在航空航天遙感領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛。隨著對(duì)遙感器高分辨率、 高性能要求的不斷增強(qiáng)，大口徑、長(zhǎng)焦距線陣相機(jī)及大視場(chǎng)長(zhǎng)焦距面陣多光譜相機(jī)在航空 航天遙感領(lǐng)域的重要性越來越高。
[0003] 多光譜相機(jī)的譜段設(shè)置一般為紅、綠、藍(lán)和近紅外四個(gè)譜段，其中將紅、綠、藍(lán)譜段 分別命名為B1、B2、B3譜段。真彩色遙感圖像由紅、綠、藍(lán)譜段合成，且被攝物體的顏色盡可 能如實(shí)地顯示出來。真彩色遙感圖像比灰度圖像提供更多信息，因光源、大氣層、遙感相機(jī) 本身因素等的制約，得到的彩色遙感圖像并未如期的再現(xiàn)真實(shí)地物的顏色，存在著一定程 度的色偏，嚴(yán)重地影響了數(shù)據(jù)表達(dá)信息的可靠性和有效性。傳統(tǒng)的遙感圖像處理是對(duì)各個(gè) 波段在實(shí)驗(yàn)室和飛行中進(jìn)行福射校正，該種福射校正增加了遙感相機(jī)的復(fù)雜性，另外，福射 校正對(duì)于中性色校正精度很好，但對(duì)于彩色誤差較大。
[0004] 國(guó)內(nèi)目前商業(yè)面陣數(shù)碼相機(jī)色彩校正的方法是使用基于"D65光源+反射式標(biāo)準(zhǔn) 色板"的標(biāo)準(zhǔn)燈箱來完成的。面陣數(shù)碼相機(jī)通過調(diào)焦對(duì)標(biāo)準(zhǔn)燈箱中的反射式標(biāo)準(zhǔn)色板進(jìn)行 成像，讀取圖像中對(duì)應(yīng)色塊的RGB值，和標(biāo)準(zhǔn)燈箱中標(biāo)準(zhǔn)色板對(duì)應(yīng)色塊的標(biāo)準(zhǔn)色度值之間 建立一張相互轉(zhuǎn)換的查找表，它可W用來將數(shù)碼相機(jī)拍攝的RGB文件的某一點(diǎn)映射到對(duì)應(yīng) 的色度空間上，進(jìn)而實(shí)時(shí)對(duì)拍攝圖片進(jìn)行色彩校正。部分短焦距面陣遙感相機(jī)也采用類似 的色彩校正方法。
[0005] 線陣航天遙感多光譜相機(jī)及大視場(chǎng)長(zhǎng)焦距面陣航空遙感多光譜相機(jī)因?yàn)槌上穹?式和焦距的因素，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)色板測(cè)試距離要求較大，在實(shí)驗(yàn)室無(wú)法完成測(cè)試工作，上述使用 反射式標(biāo)準(zhǔn)色板進(jìn)行成像測(cè)試的方法不再適用；綜合考慮相機(jī)口徑、視場(chǎng)和焦距等性能的 需求，分別制作不同色彩的大口徑單色標(biāo)準(zhǔn)板工藝難度大、費(fèi)用高，此種方法也不可行。此 夕F，該類遙感相機(jī)各多光譜譜段可設(shè)置參數(shù)較多，都會(huì)導(dǎo)致對(duì)應(yīng)譜段輸出DN值的變化，給 色彩校正造成了較大的困難。對(duì)于大視場(chǎng)長(zhǎng)焦距面陣多光譜相機(jī)同樣存在上述類似的問 題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題是；克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多光譜相機(jī)色彩校正 方法，W保證最終色彩校正的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種多光譜相機(jī)色彩校正方法，設(shè)及的系統(tǒng)包括積分球光 源、透射式24色標(biāo)準(zhǔn)色板、帶開孔的擋光板、平行光管、光譜福射計(jì)；積分球光源出射的光 束經(jīng)過透射式24色標(biāo)準(zhǔn)色板上的色塊及帶開孔的擋光板，到達(dá)平行光管焦面處，經(jīng)平行光 管準(zhǔn)直后入射到被測(cè)多光譜相機(jī)或光譜福射計(jì)，進(jìn)而獲得原始數(shù)據(jù)及圖像；所述帶開孔的 擋光板上的開孔大小與透射式24色標(biāo)準(zhǔn)色板上的一個(gè)色塊大小一致；步驟如下：
[000引 1)由積分球光源出射的光經(jīng)過平行光管準(zhǔn)直后，生成平行光；
[0009] 2)將被測(cè)多光譜相機(jī)架設(shè)于平行光管出光口后，調(diào)整被測(cè)多光譜相機(jī)高度、俯仰 角及方位角，使透射式24色標(biāo)準(zhǔn)色板上的色塊A在被測(cè)多光譜相機(jī)上成像；所述色塊A為 透射式24色標(biāo)準(zhǔn)色板上灰度色塊中透過率第二高的色塊；調(diào)整積分球光源輸出功率，使被 測(cè)多光譜相機(jī)各譜段均處在線性響應(yīng)區(qū)域，并固定積分球光源的輸出功率；
[0010] 如移開被測(cè)多光譜相機(jī)，將光譜福射計(jì)架設(shè)于平行光管出光口后；調(diào)整光譜福射 計(jì)的高度、俯仰角和方位角使光譜福射計(jì)與平行光管共軸；
[0011] 4)調(diào)整透射式24色標(biāo)準(zhǔn)色板不同色塊位置，使用光譜福射計(jì)采集透射式24色標(biāo) 準(zhǔn)色板上每一個(gè)色塊對(duì)應(yīng)的光譜福亮度和CIE-xyz坐標(biāo)系下的色度坐標(biāo)；
[0012] 5)建立色彩校正系數(shù)、多光譜相機(jī)等效福亮度、多光譜譜段色彩合成后的R、G、B 值的關(guān)系方程，并計(jì)算獲得色彩校正系數(shù)；所述關(guān)系方程如下：
[001 引
[0014]其中，Lm~Lc3為被測(cè)多光譜相機(jī)接收到的透射式24色標(biāo)準(zhǔn)色板某一個(gè)色塊區(qū)域 的等效福亮度
為多光譜相機(jī)色彩校正系數(shù)矩陣；R、G、B分別為各譜段色彩 合成后最終的R、G、B分量值；
[001引所述步驟W中Lbi~LB3的計(jì)算過程為：
[0016]
[0017]其中，L(A)為光譜福射計(jì)標(biāo)定平行光管出射光的光譜福亮度數(shù)據(jù)；Rbi(A)為被 測(cè)多光譜相機(jī)Bi譜段的相對(duì)光譜響應(yīng)曲線。
[001引所述步驟5)中R、G、B的計(jì)算過程為：
[0019]
[0020] 其中
，X，y，Z為CIE-xyz坐標(biāo)系下的色度坐標(biāo)。
[0021] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果：
[0022] (1)首次使用"透射式24色標(biāo)準(zhǔn)色板+平行光管"的方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)航空航天遙感 多光譜相機(jī)的色彩校正。解決了長(zhǎng)焦距、大視場(chǎng)航空航天遙感相機(jī)色彩校正中測(cè)試距離較 大、大口徑反射式標(biāo)準(zhǔn)色板加工工藝難度大及費(fèi)用高等難題。
[0023] (2)在數(shù)據(jù)處理的模型建立中，將多光譜相機(jī)譜段色彩合成后最終的R、G、B分量 值和B1~B3各譜段的相機(jī)輸入等效福亮度建立關(guān)系，避免了調(diào)節(jié)待測(cè)相機(jī)DN值輸出的可 設(shè)置參數(shù)較多給色彩校正工作所造成的困難。
[0024] (3)本發(fā)明有助于提高航空航天遙感多光譜相機(jī)圖像真彩色的合成精度。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發(fā)明色彩校正測(cè)試光路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 先對(duì)色度學(xué)基礎(chǔ)理論作簡(jiǎn)單介紹。物體的顏色可W分為本身發(fā)光的和本身不發(fā)光 的兩大類。前者稱為光源色，后者稱為物體色。根據(jù)色度學(xué)原理，無(wú)論是光源色還是物體 色，其顏色主要取決于直接進(jìn)入觀察者眼睛的光福射的光譜功率分布。計(jì)算顏色=刺激值 狂Y幻的一般公式為
[0027]
(1)
[002引 式中；X，Y，Z--顏色S刺激值；
[0029] K--歸一化因數(shù)；
[0030] 4>(A)--直接進(jìn)入觀察者眼睛的光福射的光譜功率分布；
[0031] 巧i).巧--標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜S刺激值；
[0032] AX--波長(zhǎng)間隔。
[0033] 濾光玻璃的顏色屬于透射物體色。因此，它的顏色取決于照明光源的相對(duì)光譜功 率分布S(A)和玻璃本身的光譜透射比T(A)，即4 (A) =S(A) .T(A)。于是可W把 公式（1)改寫為：
[0034]
[0036] 根據(jù)公式（2)計(jì)算出顏色=刺激值。再由公式（3)計(jì)算出色度坐標(biāo)（CIE-xyz坐 標(biāo)）。