CN103297703A - 多光谱图像获取方法 - Google Patents

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Abstract

一种多光谱图像获取方法，对拍摄对象进行拍摄，该方法包括以下步骤：在使用滤色片/无滤色片时分别针对高、中、低曝光量各拍摄一次；得到三次拍摄后获得的数据相机响2.再进行高动态范围图像的融合处理；将三次拍摄的数据融合得到与实际拍摄对象亮度相对应的图像编码，再由图像编码数据完成光谱反射率的重建。本发明所涉及的多光谱图像获取方法将高动态范围图像与多光谱图像相结合，可同时解决传统颜色复制中存在的同色异谱和低动态范围图像色彩范围有限、图像阶调级数不足的问题，获取在高动态范围内多光谱图像。此技术可用在高保真印刷、艺术品保存与复制、电子商务、游戏特效、医疗成像等领域。

Description

多光谱图像获取方法
 
【技术领域】
 本发明涉及图像处理技术领域，具体说是一种多光谱图像的获取方法。
 
【背景技术】
多光谱图像获取方式，现阶段而言分为两种：一种是使用专业的单色数码相机加上滤色片轮拍摄获得，在该方法中需要在滤色片轮上放置六到八个不同带宽的干涉滤色片；另外一种是普通三色相机加上滤色片或者使用不同光源的方式获得。
第一种获取多光谱图像的方法中，会采用多个不同带宽的干涉滤色片，轮换使用各个不同的滤色片分别拍摄一次。
每次拍摄时只针对一个合适的曝光率拍摄一次，每个不同的滤色片得到一个数码相机响应值，即如图1所示方式，滤色片1拍摄一次得到数码相机响应值C1、滤色片2拍摄一次得到数码相机响应值C2……直到得到所有数据相机响应值C3、C4、C5、C6等，然后直接完成光谱反射率的重建。
第二种获取多光谱图像的方法中，分别采用滤色片或者无滤色片，通过三色相机进行拍摄，得到三原色响应值R1/G1/B1和R2/G2/B2，然后完成光谱发射率的重建。
上述两种方法获取的都是低动态范围图像，其亮度范围有限，图像的像素值与实际场景中对应点的亮度值之间并非线性关系，而且图像数据编码会出现压缩并级的现象，在这种情况下再以这些数据编码为基础进行光谱反射率重建时会出现较大偏差。
【发明内容】
本发明提出了一种能够获取高动态范围图像、其图像数据编码能与实际场合线性线对应的多光谱图像获取方法，通过该方法能避免图像编码出现压缩并级现象，这样在以高动态的多光谱图像数据为基础进行后续的场景光谱反射率重构时可取得较高的重构精度。
本发明采用一种能获取高动态范围的多光谱图像获取方法，对拍摄对象进行拍摄，该方法包括以下步骤：在使用滤色片时分别针对高、中、低曝光量各拍摄一次；得到三次拍摄后获得的数据相机响应值再进行高动态范围图像（HDRI）的融合处理；将三次拍摄的数据融合得到与实际拍摄对象亮度相对应的图像编码，再由图像编码数据完成光谱反射率的重建。
一种多光谱图像获取方法，在使用各个滤色片拍摄时，分别以-4~0 EV的低曝光量拍摄一次，获得单色相机响应值C1；以0 EV的中曝光量拍摄一次，获得单色相机响应值C2；以0~4 EV的高曝光量拍摄一次，获得单色相机响应值C3，将得到的单色相机响应值C1、C2和C3进行高动态范围图像（HDL）的融合处理得到其中一个图像编码数据DN，按照此方式再使用各个滤色片，得到若干个图像编码数据D1、D2……DN，再由图像编码数据进行特性化空间转换完成光谱反射率的重建。
一种多光谱图像获取方法，在采用无滤色片进行拍摄时，分别以-4~0 EV的低曝光量拍摄一次，获得三色相机响应值R1/G1/B1；以0 EV的中曝光量拍摄一次，获得三色相机响应值R2/G2/B2；以0~4 EV的高曝光量拍摄一次，获得三色相机响应值R3/G3/B3；将得到的三色相机响应值R1/G1/B1、R2/G2/B2和R3/G3/B3进行高动态范围图像（HDRI）的融合处理得图像编码X1/Y1/Z1；在有滤色片进行拍摄时，分别以-4~0 EV的低曝光量拍摄一次，获得三色相机响应值R1/G1/B1；以0 EV 的中曝光量拍摄一次，获得三色相机响应值R2/G2/B2；以0~4 EV的高曝光量拍摄一次，获得三色相机响应值R3/G3/B3；将得到的三色相机响应值R1/G1/B1、R2/G2/B2和R3/G3/B3进行高动态范围图像（HDRI）的融合处理得图像编码X2/Y2/Z2；通过将X1/Y1/Z1和X2/Y2/Z2两组图像编码数据进行特性化空间转换完成光谱反射率的重建。
所述图像的融合处理是指采用图像数据采集装置对采集的图像进行缓存，多特征图像数据处理装置提取图像数据采集装置存储的图像数据，计算目标在待匹配图像中的位置，数据融合装置读取各路图像数据采集装置存储的待匹配图像及目标位置，进行图像匹配、融合处理，最后生成融合图像。
所述匹配过程包括多特征图像数据处理装置提取图像数据采集装置存储的图像数据，完成目标的多特征运算，生成待匹配图像，得到目标在待匹配图像中的位置。
所述目标的多特征运算，其中最为关键的特征指标是线性亮度参数。
本发明所涉及的多光谱图像获取方法将高动态范围图像与多光谱图像相结合，可同时解决传统颜色复制中存在的同色异谱和低动态范围图像色彩范围有限、图像阶调级数不足的问题，获取在高动态范围内多光谱图像。
此技术可用在高保真印刷、艺术品保存与复制、电子商务、游戏特效、医疗成像等领域。
 
【附图说明】
图1是现有技术中单色相机加上滤色片的多光谱图像获取方法示意图；
图2是本发明采用单色相机加上滤色片的多光谱图像获取方法示意图；
图3是现有技术中三色相机的多光谱图像获取方法示意图；
图4是本发明采用三色相机的多光谱图像获取方法示意图。
 
【具体实施方式】
下面将结合本发明附图和具体实施方式对本发明多光谱获取图像方法进行进一步的详细说明。
本发明针对如何获取高动态范围图像，并让图像的像素值与实际场景中对应点的亮度值保持良好的线性关系进行了研究，而本研究课题得到了国家自然科学基金的支持，国家自然科学基金项目编号：61108087。
如附图1是现有技术中单色相机加上滤色片轮的多光谱图像获取方法。
参考附图2：是本发明针对单色数据相机加上滤色片，高动态范围的多光谱图像获取方法的示意图。
如图中，对拍摄对象进行拍摄，在使用滤色片时分别针对高、中、低曝光量各拍摄一次；得到三次拍摄后获得的数据相机响应值再进行高动态范围图像（HDRI）的融合处理；将三次拍摄的数据融合得到与实际拍摄对象亮度相对应的图像编码，再由图像编码数据完成光谱反射率的重建。
一种多光谱图像获取方法，在使用各个滤色片拍摄时，分别以-4~0 EV的低曝光量拍摄一次，获得单色相机响应值C1；以0 EV的中曝光量0~4 EV的拍摄一次，获得单色相机响应值C2；以0~4 EV的高曝光量拍摄一次，获得单色相机响应值C3，将得到的单色相机响应值C1、C2和C3进行高动态范围图像（HDL）的融合处理得到其中一个图像编码数据DN，按照此方式再使用各个滤色片，得到若干个图像编码数据D1、D2……DN，再由图像编码数据进行特性化空间转换完成光谱反射率的重建。
一种多光谱图像获取方法，在采用无滤色片进行拍摄时，分别以-4~0 EV的低曝光量拍摄一次，获得三色相机响应值R1/G1/B1；以0 EV的中曝光量拍摄一次，获得三色相机响应值R2/G2/B2；以0~4 EV的高曝光量拍摄一次，获得三色相机响应值R3/G3/B3；将得到的三色相机响应值R1/G1/B1、R2/G2/B2和R3/G3/B3进行高动态范围图像（HDRI）的融合处理得图像编码X1/Y1/Z1；在有滤色片进行拍摄时，分别以-4~0 EV的低曝光量拍摄一次，获得三色相机响应值R1/G1/B1；以0 EV的中曝光量拍摄一次，获得三色相机响应值R2/G2/B2；以0~4 EV的高曝光量拍摄一次，获得三色相机响应值R3/G3/B3；将得到的三色相机响应值R1/G1/B1、R2/G2/B2和R3/G3/B3进行高动态范围图像（HDL）的融合处理得图像编码X2/Y2/Z2；通过将X1/Y1/Z1和X2/Y2/Z2两组图像编码数据进行特性化空间转换完成光谱反射率的重建。
所述图像的融合处理是指采用图像数据采集装置对采集的图像进行缓存，多特征图像数据处理装置提取图像数据采集装置存储的图像数据，计算目标在待匹配图像中的位置，数据融合装置读取各路图像数据采集装置存储的待匹配图像及目标位置，进行图像匹配、融合处理，最后生成融合图像。
所述匹配过程包括多特征图像数据处理装置提取图像数据采集装置存储的图像数据，完成目标的多特征运算，生成待匹配图像，得到目标在待匹配图像中的位置。
所述目标的多特征运算，其中最为关键的特征指标是线性亮度参数。
本发明所涉及的多光谱图像获取方法将高动态范围图像与多光谱图像相结合，可同时解决传统颜色复制中存在的同色异谱和低动态范围图像色彩范围有限、图像阶调级数不足的问题，获取在高动态范围内多光谱图像。
此技术可用在高保真印刷、艺术品保存与复制、电子商务、游戏特效、医疗成像等领域。
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种多光谱图像获取方法，其特征在于，其用于对拍摄对象进行拍摄，该方法包括以下步骤：在使用滤色片/无滤色片时分别针对高、中、低曝光量各拍摄一次；
得到三次拍摄后获得的数据相机响应值再进行高动态范围图像的融合处理；及
将三次拍摄的数据融合得到与实际拍摄对象亮度相对应的图像编码，再由图像编码数据完成光谱反射率的重建。
2.根据权利要求1所述多光谱图像获取方法，其特征在于，在使用各个滤色片拍摄时，分别以-4~0 EV的低曝光量拍摄一次，获得单色相机响应值C1；以O EV的中曝光量拍摄一次，获得单色相机响应值C2；以0~4 EV的高曝光量拍摄一次，获得单色相机响应值C3，将得到的单色相机4.值C1、C2和C3进行高动态范围图像的融合处理得到其中一个图像编码数据DN，按照此方式再使用各个滤色片，得到若干个图像编码数据D1、D2……DN，再由图像编码数据进行特性化空间转换完成光谱反射率的重建。
3.根据权利要求1所述多光谱图像获取方法，其特征在于，在采用无滤色片进行拍摄时，分别以-4~0 EV的低曝光量拍摄一5.获得三色相机响应值R1/G1/B1；以0 EV的中曝光量拍摄一次，获得三色相机响应值R2/G2/B2；以0~4 EV的高曝光量拍摄一次，获得三色相机响应值R3/G3/B3；将得到的三色相机响应6.1/G1/B1、R2/G2/B2和R3/G3/B3进行高动态范围图像的融合处理得图像编码X1/Y1/Z1；在有滤色片进行拍摄时，分别以-4~0 EV的低曝光量拍摄一次，获得三色相机响应值R1/G1/B1；以0 EV的中曝光量（0EV）拍摄一次，获得三色相机响应值R2/G2/B2；以0~4 EV的高曝光量拍摄一次，获得三色相机响应值R3/G3/B3；将得到的三色相机响应值R1/G1/B1、R2/G2/B2和R3/G3/B3进行高动态范围图像的融合处理得图像编码X2/Y2/Z2；通过将X1/Y1/Z1和X2/Y2/Z2两组图像编码数据进行特性化空间转换完成光谱反射率的重建。
4.根据权利要求1-3任一所述多光谱图像获取方法，其特征在于，所述图像的融合处理是指采用图像数据采集装置对采集的图像进行缓存，多特征图像数据处理装置提取图像数据采集装置存储的图像数据，计算目标在待匹配图像中的位置，数据融合装置读取各路图像数据采集装置存储的待匹配图像及目标位置，进行图像匹配、融合处理，最后生成融合图像。
5.根据权利要求4所述多光谱图像获取方法，其特征在于，所述匹配过程包括多特征图像数据处理装置提取图像数据采集装置存储的图像数据，完成目标的多特征运算，生成待匹配图像，得到目标在待匹配图像中的位置。
6.根据权利要求5所述多光谱图像获取方法，其特征在于，所述目标的多特征运算，其中一个特征指标是线性亮度参数。
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