CN101294867A - Ccd成像设备相对光谱响应特性的标定方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种CCD成像设备相对光谱响应特性的标定方法，包括：A.以已知光谱辐射分布的光源为测量物体，利用待标定的CCD成像设备对测量物体成像，获取图像并分析得到测量值；B.通过调整光源的热力学温度和/或采用滤色片，改变进入CCD成像设备的光谱辐射通量；C.根据已知的CCD成像设备辐射传输数学物理方程，构造描述测量值与相对光谱响应之间对应关系的数学物理方程组；D.以不同光谱辐射通量下CCD成像设备的测量值为已知量，求解数学物理方程组，以标定CCD成像设备的相对光谱响应特性。本发明还公开了一种CCD成像设备相对光谱响应特性的标定系统。其实现的标定方法简单有效，且可避免引入仪器的测量传递误差。

Description

CCD成像设备相对光谱响应特性的标定方法及系统

技术领域

本发明涉及光谱检测技术，尤其涉及一种基于已知光谱辐射分布的光源实现CCD(Charge-Couple Device，电荷耦合器件)成像设备相对光谱响应特性的标定方法及系统。

背景技术

目前，CCD传感器应用技术已成为集光学、电子学、精密机械及微计算机为一体的综合性技术，在现代光子学、光电检测和现代测量领域中有着广泛的交叉应用。基于CCD成像设备的应用，通常需要根据测量应用领域的不同，进行仪器的标定工作，主要包括CCD成像设备的光学和几何特性标定、光强响应标定、光谱响应标定等。

针对CCD传感器相对光谱响应特性的标定，现有技术中通常利用单色光进行。例如，Vora(Digital Color Cameras-2-Spectral Response.Available from http://color.psych.ucsb.edu/hyperspectral/，1997)利用单色仪产生不同的单色光，投射到标准白板上，摄像机对白板成像分析，对可见光范围内的一系列单色光重复该步骤，进而可以求得相对光谱响应函数；Yves(Color Camera Characterization with an Application toDetection under Daylight.Vision Interface′99，Trois-Rivières，Canada，19-21May.280～287.1999)则直接利用单色仪出射的单色光成像进行相对光谱响应的分析。上述的标定方法虽然行之有效，但其需要采用单色仪来获取单色光，并配合使用标准光度计来进行测量，整体标定工作需要配合较多的仪器，而高精度的单色仪在较宽的测量波段调试起来较为复杂，同时单色仪、标准光度计均会引入测量传递误差，因此该标定方法并不能保证达到很高的测试精度。因而，在常规计量测试应用中，有必要通过方法和技术上的改进实现更有效、简单的CCD成像设备相对光谱响应特性标定。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种CCD成像设备相对光谱响应特性的标定方法及系统，以解决现有技术中利用单色仪等高精度仪器进行标定造成的复杂及传递仪器测量误差的缺陷。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采取以下方案：

一种CCD成像设备相对光谱响应特性的标定方法，包括：

A、以已知光谱辐射分布的光源为测量物体，利用待标定的CCD成像设备对所述测量物体成像，获取图像并分析得到测量值；

B、通过调整所述光源的热力学温度和/或采用滤色片，改变进入所述CCD成像设备的光谱辐射通量；

C、根据已知的CCD成像设备辐射传输数学物理方程，构造描述所述测量值与相对光谱响应之间对应关系的数学物理方程组；

D、以不同的所述光谱辐射通量下所述CCD成像设备的测量值为已知量，求解所述数学物理方程组，以标定所述CCD成像设备的相对光谱响应特性。

其中，所述光源为高温黑体源。

其中，所述滤色片为在所述CCD成像设备的光谱响应范围内的非灰性滤色片。

其中，已知的CCD成像设备辐射传输数学物理方程为：

$C_i={\mathrm{\Ψ}}_i(\mathrm{\Φ}\·{\∫}_{{\mathrm{\λ}}_p}^{{\mathrm{\λ}}_q}{s}_i\left(\mathrm{\λ}\right)\·I\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ})+n_i---\left(1\right)$

i为所述CCD成像设备的任一探测通道，C_i为所述图像上任一像素点在通道i的测量值，I(λ)为所述测量物体表面的光谱分布强度，s_i(λ)为所述CCD成像设备的综合光谱响应函数，λ_p和λ_q分别为光谱响应波长范围的下限和上限，Ф为辐射传输的非光谱因子，Ψ_i为通道_i的光强响应函数，n_i为通道i的噪声值；

则所述步骤C进一步包括：

C1、根据Ψ_i对于所述输出数据表现为线性，改写所述已知的CCD成像设备辐射传输数学物理方程(1)为积分方程：

$C_i=\mathrm{\Φ}\·{\∫}_{{\mathrm{\λ}}_1}^{{\mathrm{\λ}}_2}{\mathrm{\τ}}_i\left(\mathrm{\λ}\right)\·I\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}+n_i---\left(2\right)$

其中τ_i(λ)＝a_i·s_i(λ)，a_i为Ψ_i的线性系数，τ_i(λ)即为待标定的相对光谱响应函数；

C2、将所述CCD成像设备的光谱响应波长区间λ_p～λ_q按等分离散成(q-p+1)个波长值，则改写所述积分方程(2)为求和方程，

$C_i=\mathrm{\Φ}\·\underset{k=p}{\overset{q}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\τ}}_i\left({\mathrm{\λ}}_k\right)\·I\left({\mathrm{\λ}}_k\right)+n_i---\left(3\right)$

C3、再根据m个不同光谱辐射通量下的I(λ)，并利用所述求和方程(3)构造CCD成像设备辐射传输测量的数学物理方程组，

$\mathrm{\Φ}\·\left(\begin{array}{ccc}{I}_1\left({\mathrm{\λ}}_p\right)& \·\·\·& I_1\left({\mathrm{\λ}}_q\right)\\ \·& \·& \text{\·}\\ \·& \·& \·\\ \·& \·& \·\\ I_m\left({\mathrm{\λ}}_p\right)& \·\·\·& I_m\left({\mathrm{\λ}}_p\right)\end{array}\right)\·\left(\begin{array}{c}{\mathrm{\τ}}_i\left({\mathrm{\λ}}_p\right)\\ \·\\ \·\\ \·\\ {\mathrm{\τ}}_i\left({\mathrm{\λ}}_q\right)\end{array}\right)=\·\left(\begin{array}{c}{C}_{i,1}-n_i\\ \·\\ \·\\ \·\\ C_{i,m}-n_i\end{array}\right)---\left(4\right)$

其中，m≥(q-p+1)，且向量组 $\left(\begin{array}{c}{I}_1\left({\mathrm{\λ}}_p\right)\\ \·\\ \·\\ \·\\ I_1\left({\mathrm{\λ}}_q\right)\end{array}\right),...,\left(\begin{array}{c}{I}_m\left({\mathrm{\λ}}_p\right)\\ \·\\ \·\\ \·\\ I_m\left({\mathrm{\λ}}_q\right)\end{array}\right)$ 线性无关。

其中，所述步骤D进一步包括：

D1、根据步骤B中所述光源热力学温度的调整和/或滤色片的采用，获取m个光谱分布强度值：[I₁(λ_k)，I₂(λ_k)，…，I_m(λ_k)]；

D2、根据步骤A中所述图像的获取及分析，获取m个测量值：[C_i，1，C_i，2，…C_i，m]；

D3、根据所述CCD成像设备的光学镜头盖上后的成像，经过测量获取得到噪声值n_i；

D4、进一步略去对相对光谱响应特性无本质影响的非光谱因子Ф后，求解所述数学物理方程组(4)得到待标定的相对光谱响应函数值：[τ_i(λ_p)，τ_i(λ_p+1)，…，τ_i(λ_q)]。

一种CCD成像设备相对光谱响应特性的标定系统，包括：

测量物体，为已知光谱辐射分布的光源，由待标定的CCD成像设备对所述测量物体进行成像；

光谱辐射通量调整设备，通过改变所述测量物体的热力学温度和/或采用滤色片对进入所述CCD成像设备的光谱辐射通量进行调整；

数据处理设备，通过对不同光谱辐射通量下所述CCD成像设备的成像进行分析得到测量值，并以所述测量值为已知量，根据描述所述测量值与相对光谱响应之间对应关系的数学物理方程组求解得到相对光谱响应函数值，以对所述CCD成像设备的相对光谱响应特性进行标定。

其中，所述光源为可调整热力学温度的高温黑体源。

其中，所述系统还包括：

滤色片组，包括多个线性无关且在所述CCD成像设备光谱响应范围内的非灰性滤色片，分别单独设置于所述CCD成像设备前，用于与所述光谱辐射通量调整设备连接，以设置不同的光谱辐射通量。

其中，所述数学物理方程组为：

$\mathrm{\Φ}\·\left(\begin{array}{ccc}{I}_1\left({\mathrm{\λ}}_p\right)& \·\·\·& I_1\left({\mathrm{\λ}}_q\right)\\ \·& \·& \text{\·}\\ \·& \·& \·\\ \·& \·& \·\\ I_m\left({\mathrm{\λ}}_p\right)& \·\·\·& I_m\left({\mathrm{\λ}}_p\right)\end{array}\right)\·\left(\begin{array}{c}{\mathrm{\τ}}_i\left({\mathrm{\λ}}_p\right)\\ \·\\ \·\\ \·\\ {\mathrm{\τ}}_i\left({\mathrm{\λ}}_q\right)\end{array}\right)=\·\left(\begin{array}{c}{C}_{i,1}-n_i\\ \·\\ \·\\ \·\\ C_{i,m}-n_i\end{array}\right)---\left(4\right)$

Ф为辐射传输的非光谱因子；i为所述CCD成像设备的任一探测通道；I(λ)为所述测量物体表面的光谱分布强度；λ_p和λ_q分别为光谱响应波长范围的下限和上限，且在所述数学物理方程组(4)中将λ_p～λ_q按等分离散成(q-p+1)个波长值；C_i为所述CCD成像设备的成像上任一像素点在通道i的测量值；n_i为通道i的噪声值；m为不同光谱辐射通量的数目，且m≥(q-p+1)；τ_i(λ)为待标定的相对光谱响应函数。

其中，所述数据处理设备进一步包括：

光谱分布强度获取单元，根据预设不同的光谱辐射通量获取所述m个光谱分布强度值：[I₁(λ_k)，I₂(λ_k)，…，I_m(λ_k)]；

图像分析单元，根据所述CCD成像设备对所述测量物体的成像分析并得到m个测量值：[C_i，1，C_i，2，…C_i，m]；

噪声分析单元，分析所述CCD成像设备在光学镜头盖上后的成像获取噪声值n_i；

标定单元，分别与所述光谱分布强度获取单元、图像分析单元、噪声分析单元连接，并根据所述数学物理方程组(4)，利用获取的[I₁(λ_k)，I₂(λ_k)，…，I_m(λ_k)]、[C_i，1，C_i，2，…C_i，m]及n_i求解得到待标定的相对光谱响应函数值[τ_i(λ_p)，τ_i(λ_p+1)，…，τ_i(λ_q)]，以标定所述CCD成像设备的相对光谱响应特性。

(三)有益效果

本发明有如下优点：基于已知光源实现CCD成像设备相对光谱响应特性特性的标定，无需使用单色仪、标准光度计等仪器，标定方法简单、有效，且可避免引入仪器的测量传递误差。

附图说明

图1为本发明CCD成像设备相对光谱响应特性的标定方法实施例一流程图；

图2为本发明CCD成像设备相对光谱响应特性的标定系统实施例一结构图；

图3为本发明CCD成像设备相对光谱响应特性的标定系统实施例二结构图；

图4为本发明CCD成像设备相对光谱响应特性的标定方法实施例二流程图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1为本发明CCD成像设备相对光谱响应特性的标定方法实施例一流程图，如图所示，本实施例的标定方法包括以下步骤：

S101、以已知光谱辐射分布的光源为测量物体，利用待标定的CCD成像设备对该测量物体成像，获取图像并分析得到测量值。

针对现有技术中使用单色仪、标准光度计等仪器对CCD成像设备的相对光谱响应特性进行标定会引入传递误差的缺陷，本实施例的标定方法以已知光谱辐射分布的光源为测量物体，并利用待标定的CCD成像设备直接对该测量物体成像，获取的图像输出至计算机等处理设备中通过分析得到测量值。

本步骤获取的测量值可以理解为相对辐射强度测量值，具体表现为单通道成像测量时的像素灰度值，或多通道成像测量时的像素各通道色度值。

S102、通过调整上述光源的热力学温度和/或采用滤色片，改变进入CCD成像设备的光谱辐射通量。

S103、根据已知的CCD成像设备辐射传输数学物理方程，构造描述所述测量值与相对光谱响应之间对应关系的数学物理方程组。

已知的CCD成像设备辐射传输数学物理方程为：

$C_i={\mathrm{\Ψ}}_i(\mathrm{\Φ}\·{\∫}_{{\mathrm{\λ}}_p}^{{\mathrm{\λ}}_q}{s}_i\left(\mathrm{\λ}\right)\·I\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ})+n_i---\left(1\right)$

其中，i为CCD成像设备的红、绿、蓝任一探测通道，C_i为获取的图像上任一像素点在通道i的测量值，I(λ)为测量物体表面的光谱分布强度，s_i(λ)为CCD成像设备的综合光谱响应函数，λ_p和λ_q分别为光谱响应波长范围的下限和上限，Ф为辐射传输的非光谱因子，Ψ_i为通道i的光强响应函数，n_i为通道i的噪声值；

对于CCD成像设备输出的原始数据而言，光强响应函数Ψ_i一般表现为线性，因此辐射传输的方程可以改写为

$C_i=\mathrm{\Φ}\·{\∫}_{{\mathrm{\λ}}_1}^{{\mathrm{\λ}}_2}{\mathrm{\τ}}_i\left(\mathrm{\λ}\right)\·I\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}+n_i---\left(2\right)$

其中τ_i(λ)＝a_i·s_i(λ)即可以看作设备的综合光谱响应(a_i是光强响应函数Ψ_i的线性系数)，对于应用而言，相对光谱响应函数的标定通常就是指设备整体的综合光谱响应函数τ_i(λ)的标定；

再将CCD成像设备的光谱响应波长区间λ_p～λ_q按等分离散成(q-p+1)个波长值，则可将积分方程(2)改写为求和形式，

$C_i=\mathrm{\Φ}\·\underset{k=p}{\overset{q}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\τ}}_i\left({\mathrm{\λ}}_k\right)\·I\left({\mathrm{\λ}}_k\right)+n_i---\left(3\right)$

上式中不同波长下的τ_i(λ_k)是待求未知量，显然方程是不封闭，需构造至少(q-p+1)个方程，才可以封闭求解未知量τ_i(λ_k)；

因此如步骤S102所述，通过调整光源的热力学温度和/或采用滤色片，改变进入CCD成像设备的光谱辐射通量，设置m个光谱分布强度值[I₁(λ_k)，I₂(λ_k)，…，I_m(λ_k)]来构造方程，且m≥(q-p+1)，则构造的辐射传输测量数学物理方程组如下：

$\mathrm{\Φ}\·\left(\begin{array}{ccc}{I}_1\left({\mathrm{\λ}}_p\right)& \·\·\·& I_1\left({\mathrm{\λ}}_q\right)\\ \·& \·& \text{\·}\\ \·& \·& \·\\ \·& \·& \·\\ I_m\left({\mathrm{\λ}}_p\right)& \·\·\·& I_m\left({\mathrm{\λ}}_p\right)\end{array}\right)\·\left(\begin{array}{c}{\mathrm{\τ}}_i\left({\mathrm{\λ}}_p\right)\\ \·\\ \·\\ \·\\ {\mathrm{\τ}}_i\left({\mathrm{\λ}}_q\right)\end{array}\right)=\·\left(\begin{array}{c}{C}_{i,1}-n_i\\ \·\\ \·\\ \·\\ C_{i,m}-n_i\end{array}\right)---\left(4\right)$

S104、以不同的所述光谱辐射通量下所述CCD成像设备的测量值为已知量，求解上述数学物理方程组，以标定CCD成像设备的相对光谱响应特性。

根据步骤S101中CCD设备成像的获取及分析，可获取m个测量值：[C_i，1，C_i，2，…C_i，m]；根据步骤S102中光源热力学温度的调整和/或滤色片的采用，可获取m个光谱分布强度值：[I₁(λ_k)，I₂(λ_k)，…，I_m(λ_k)]；再根据盖上CCD成像设备光学镜头后的成像，经过测量可得到噪声值n_i；进一步略去对相对光谱响应特性无本质影响的非光谱因子Ф后，对数学物理方程组(4)进行求解，即可得到待标定的相对光谱响应函数值：[τ_i(λ_p)，τ_i(λ_p+1)，…，τ_i(λ_q)]。

图2为本发明CCD成像设备相对光谱响应特性的标定系统实施例一结构图，如图所示，本实施例的标定系统包括：测量物体210，其为已知光谱辐射分布的光源，并由待标定的CCD成像设备220对其成像，图中虚线即为成像的示意光线；光谱辐射通量调整设备230，通过改变测量物体210的热力学温度，调整进入CCD成像设备的光谱辐射通量；数据处理设备240，通过对不同光谱辐射通量下CCD成像设备220的成像进行分析得到测量值，并以该测量值为已知量，根据描述测量值与相对光谱响应之间对应关系的数学物理方程组求解得到相对光谱响应函数值，以对CCD成像设备220的相对光谱响应特性进行标定。

图3为本发明CCD成像设备相对光谱响应特性的标定系统实施例二结构图，如图所示，本实施例的标定系统包括：高温黑体源310、非灰性滤色片320、待标定的CCD成像设备330、数据处理设备340及光谱辐射通量调整设备350。其中，高温黑体源310的光谱辐射分布特性为已知，且光源的热力学温度可以在1300℃～1900℃之间进行调节；非灰性滤色片320属于一个滤色片组，该滤色片组包括多个线性无关且在CCD成像设备330光谱响应范围内的非灰性滤色片320；光谱辐射通量调整设备350分别与高温黑体源310及非灰性滤色片320连接，其将属于滤色片组的滤色片320分别单独设置于CCD成像设备330之前，同时与改变上述高温黑体源310的热力学温度配合，从而获得不同光谱辐射通量的光源；CCD成像设备330在不同的光谱辐射通量下对高温黑体源310成像，并输出至数据处理设备340进行分析，图中的虚线为成像的示意光线。

实施例二的CCD成像设备相对光谱响应特性标定系统中，数据处理设备340进一步包括：光谱分布强度获取单元341，根据调整光源310的热力学温度及采用不同的滤色片320，获取m个光谱分布强度值：[I₁(λ_k)，I₂(λ_k)，…，I_m(λ_k)]；图像分析单元342，根据CCD成像设备330对高温黑体源310的成像，进行分析得到m个测量值：[C_i，1，C_i，2，…C_i，m]；噪声分析单元343，分析CCD成像设备330在光学镜头盖上后的成像获取噪声值n_i；标定单元344，分别与光谱分布强度获取单元341、图像分析单元342、噪声分析单元343连接，根据上述标定方法实施例一中构造的数学物理方程组(4)，并利用获取的[I₁(λ_k)，I₂(λ_k)，…，I_m(λ_k)]、[C_i，1，C_i，2，…C_i，m]及n_i求解得到待标定的相对光谱响应函数值[τ_i(λ_p)，τ_i(λ_p+1)，…，τ_i(λ_q)]，从而对CCD成像设备330的相对光谱响应特性进行标定。

图4为本发明CCD成像设备相对光谱响应特性的标定方法实施例二流程图，本实施例的标定方法是基于图3所示的标定系统，包括以下步骤：

S401、采用温度范围为1300℃～1900℃的高温黑体源作为测量物体。

S402、在CCD成像设备前设置一组四个线性无关的非灰性滤色片；

滤色片的带通波段分别为400nm～460nm、460nm～540nm、540nm～620nm、620nm～700nm。

S403、将高温黑体源的温度依次设定为1300℃、1400℃、1500℃、1600℃；

经过与步骤S402的四个滤色片组合，可获得16个具有不同光谱分布的辐射源强度[I₁(λ_k)，I₂(λ_k)，…，I₁₆(λ_k)]。

S404、将CCD成像设备的波长区间400nm～700nm等分离散成16个波长值；

CCD的光谱响应范围一般是在380nm～1100nm之间，但由于大多数应用是为了满足可见光情形的需求，其表面通常加有红外截止滤色片，使其有效的光谱范围为400nm～700nm；将其等分离散成16个波长值，结合本发明标定方法实施例一所构造的数学物理方程组可知，即m＝(q-p+1)＝16，则波长间隔20nm，所以λ_k依次为400nm、420nm、440nm、…、700nm。

S405、利用CCD成像设备对步骤S403所组合的16个不同光谱辐射通量的高温黑体源成像；

在成像过程中，需保持成像的几何位置、角度等参数不变。

S406、将CCD成像设备的图像传输至数据处理设备，读取图像像素的红、绿、蓝三通道测量值(即三通道颜色值)；

分别用下角标R、G、B表示三个通道，则分析获取的测量值即为(C_R，1，C_G，1，C_B，1)、…、(C_R，16，C_G，16，C_B，16)。

S407、盖上CCD成像设备的光学镜头后成像，将图像也传输至数据处理设备，获取三个通道的噪声值(n_R，n_G，n_B)。

S408、根据构造的数学物理方程组(4)，求解可得到CCD成像设备红、绿、蓝三个通道的相对光谱响应数值[τ_R(400nm)，…τ_R(700nm)]、[τ_G(400nm)，…τ_G(700nm)]、[τ_B(400nm)，…τ_B(700nm)]，从而实现CCD成像设备相对光谱响应特性的标定。

以上为本发明的最佳实施方式，依据本发明公开的内容，本领域的普通技术人员能够显而易见地想到一些雷同、替代方案，均应落入本发明保护的范围。

Claims (10)

1、一种CCD成像设备相对光谱响应特性的标定方法，其特征在于，包括：

A、以已知光谱辐射分布的光源为测量物体，利用待标定的CCD成像设备对所述测量物体成像，获取图像并分析得到测量值；

B、通过调整所述光源的热力学温度和/或采用滤色片，改变进入所述CCD成像设备的光谱辐射通量；

C、根据已知的CCD成像设备辐射传输数学物理方程，构造描述所述测量值与相对光谱响应之间对应关系的数学物理方程组；

D、以不同的所述光谱辐射通量下所述CCD成像设备的测量值为已知量，求解所述数学物理方程组，以标定所述CCD成像设备的相对光谱响应特性。

2、如权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述光源为高温黑体源。

3、如权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述滤色片为在所述CCD成像设备的光谱响应范围内的非灰性滤色片。

4、如权利要求1至3任一项所述的标定方法，其特征在于，已知的CCD成像设备辐射传输数学物理方程为：

$C_i={\mathrm{\Ψ}}_i(\mathrm{\Φ}\·{\∫}_{{\mathrm{\λ}}_p}^{{\mathrm{\λ}}_q}{s}_i\left(\mathrm{\λ}\right)\·I\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ})+n_i---\left(1\right)$

其中，i为所述CCD成像设备的任一探测通道，C_i为所述图像上任一像素点在通道i的测量值，I(λ)为所述测量物体表面的光谱分布强度，s_i(λ)为所述CCD成像设备的综合光谱响应函数，λ_p和λ_q分别为光谱响应波长范围的下限和上限，Φ为辐射传输的非光谱因子，ψ_i为通道i的光强响应函数，n_i为通道i的噪声值；

则所述步骤C进一步包括：

C1、根据ψ_i对于所述输出数据表现为线性，改写所述已知的CCD成像设备辐射传输数学物理方程(1)为积分方程：

$C_i=\mathrm{\Φ}\·{\∫}_{{\mathrm{\λ}}_1}^{{\mathrm{\λ}}_2}{\mathrm{\τ}}_i\left(\mathrm{\λ}\right)\·I\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}+n_i---\left(2\right)$

其中τ_i(λ)＝a_i·s_i(λ)，a_i为ψ_i的线性系数，τ_i(λ)即为待标定的相对光谱响应函数；

C2、将所述CCD成像设备的光谱响应波长区间λ_p～λ_q按等分离散成(q-p+1)个波长值，则改写所述积分方程(2)为求和方程，

$C_i=\mathrm{\Φ}\·\underset{k=p}{\overset{q}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\τ}}_i\left({\mathrm{\λ}}_k\right)\·I\left({\mathrm{\λ}}_k\right)+n_i---\left(3\right)$

C3、根据m个不同光谱辐射通量下的I(λ)，并利用所述求和方程(3)构造CCD成像设备辐射传输测量的数学物理方程组，

$\mathrm{\Φ}\·\left(\begin{array}{ccc}{I}_1\left({\mathrm{\λ}}_p\right)& ...& I_1\left({\mathrm{\λ}}_q\right)\\ .& .& .\\ .& .& .\\ .& .& .\\ I_m\left({\mathrm{\λ}}_p\right)& ...& I_m\left({\mathrm{\λ}}_p\right)\end{array}\right)\·\left(\begin{array}{c}{\mathrm{\τ}}_i\left({\mathrm{\λ}}_p\right)\\ .\\ .\\ .\\ {\mathrm{\τ}}_i\left({\mathrm{\λ}}_q\right)\end{array}\right)=\·\left(\begin{array}{c}{C}_{i,1}-n_i\\ .\\ .\\ .\\ C_{i,m}-n_i\end{array}\right)---\left(4\right)$

其中，m≥(q-p+1)，且向量组 $\left(\begin{array}{c}{I}_1\left({\mathrm{\λ}}_p\right)\\ .\\ .\\ .\\ I_1\left({\mathrm{\λ}}_q\right)\end{array}\right),...,\begin{array}{}\left(\begin{array}{c}{I}_m\left({\mathrm{\λ}}_p\right)\\ .\\ .\\ .\\ I_m\left({\mathrm{\λ}}_q\right)\end{array}\right)\end{array}$ 线性无关。

5、如权利要求4所述的标定方法，其特征在于，所述步骤D进一步包括：

D1、根据步骤B中所述光源热力学温度的调整和/或滤色片的采用，获取m个光谱分布强度值：[I₁(λ_k)，I₂(λ_k)，…，I_m(λ_k)]；

D2、根据步骤A中所述图像的获取及分析，获取m个测量值：[C_i，1，C_i，2，…C_i，m]；

D3、根据所述CCD成像设备的光学镜头盖上后的成像，经过测量获取得到噪声值n_i；

D4、略去对相对光谱响应特性无本质影响的非光谱因子Φ后，求解所述数学物理方程组(4)得到待标定的相对光谱响应函数值：[τ_i(λ_p)，τ_i(λ_p+1)，…，τ_i(λ_q)]。

6、一种CCD成像设备相对光谱响应特性的标定系统，其特征在于，包括：

测量物体，为已知光谱辐射分布的光源，由待标定的CCD成像设备对所述测量物体进行成像；

光谱辐射通量调整设备，通过改变所述测量物体的热力学温度和/或采用滤色片对进入所述CCD成像设备的光谱辐射通量进行调整；

数据处理设备，通过对不同光谱辐射通量下所述CCD成像设备的成像进行分析得到测量值，并以所述测量值为已知量，根据描述所述测量值与相对光谱响应之间对应关系的数学物理方程组求解得到相对光谱响应函数值，以对所述CCD成像设备的相对光谱响应特性进行标定。

7、如权利要求6所述的标定系统，其特征在于，所述光源为可调整热力学温度的高温黑体源。

8、如权利要求6所述的标定系统，其特征在于，还包括：

滤色片组，包括多个线性无关且在所述CCD成像设备光谱响应范围内的非灰性滤色片，分别单独设置于所述CCD成像设备前，用于与所述光谱辐射通量调整设备连接，以设置不同的光谱辐射通量。

9、如权利要求6至8任一项所述的标定系统，其特征在于，所述数学物理方程组为：

$\mathrm{\Φ}\·\left(\begin{array}{ccc}{I}_1\left({\mathrm{\λ}}_p\right)& ...& I_1\left({\mathrm{\λ}}_q\right)\\ .& .& .\\ .& .& .\\ .& .& .\\ I_m\left({\mathrm{\λ}}_p\right)& ...& I_m\left({\mathrm{\λ}}_p\right)\end{array}\right)\·\left(\begin{array}{c}{\mathrm{\τ}}_i\left({\mathrm{\λ}}_p\right)\\ .\\ .\\ .\\ {\mathrm{\τ}}_i\left({\mathrm{\λ}}_q\right)\end{array}\right)=\·\left(\begin{array}{c}{C}_{i,1}-n_i\\ .\\ .\\ .\\ C_{i,m}-n_i\end{array}\right)---\left(4\right)$

其中，Φ为辐射传输的非光谱因子；i为所述CCD成像设备的任一探测通道；I(λ)为所述测量物体表面的光谱分布强度；λ_p和λ_q分别为光谱响应波长范围的下限和上限，且在所述数学物理方程组(4)中将λ_p～λ_q按等分离散成(q-p+1)个波长值；C_i为所述CCD成像设备的成像上任一像素点在通道i的测量值；n_i为通道i的噪声值；m为不同光谱辐射通量的数目，且m≥(q-p+1)；τ_i(λ)为待标定的相对光谱响应函数。

10、如权利要求9所述的标定系统，其特征在于，所述数据处理设备进一步包括：

光谱分布强度获取单元，根据预设不同的光谱辐射通量获取所述m个光谱分布强度值：[I₁(λ_k)，I₂(λ_k)，…，I_m(λ_k)]；

图像分析单元，根据所述CCD成像设备对所述测量物体的成像分析并得到m个测量值：[C_i，1，C_i，2，…C_i，m]；

噪声分析单元，分析所述CCD成像设备在光学镜头盖上后的成像获取噪声值n_i；

标定单元，分别与所述光谱分布强度获取单元、图像分析单元、噪声分析单元连接，并根据所述数学物理方程组(4)，利用获取的[I₁(λ_k)，I₂(λ_k)，…，I_m(λ_k)]、[C_i，1，C_i，2，…C_i，m]及n_i求解得到待标定的相对光谱响应函数值[τ_i(λ_p)，τ_i(λ_p+1)，…，τ_i(λ_q)]，以标定所述CCD成像设备的相对光谱响应特性。

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