CN106600565B - 一种剔除光谱图像噪声点的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种剔除光谱图像噪声点的方法,首先对每一帧图像根据光谱能量是否满足第一预设条件来判断各单帧图像中的噪声点并将其进行剔除;通过获取剔除噪声点后的各单帧图像在同一波长处的各个能量值,将满足第二预设条件的能量值作为各单帧光谱图像的光谱响应曲线在相应波长处的能量值,以完成剔除光谱图像中的噪声点。本申请的技术方案采用二次去噪,即单帧图像横向去噪,多帧图像纵向比较去噪,有效的去除光谱图像的噪声点,规避噪声对光谱响应曲线的影响,从而获得准确度高的光谱图像。此外,本发明实施例还提供了相应的实现装置,进一步使得所述方法更具有实用性,所述装置具有相应的优点。
Description
技术领域
本发明涉及成像光谱仪应用技术领域,特别是涉及一种剔除光谱图像噪声点的方法及装置。
背景技术
传统的成像系统只能获得目标景物的空间图像信息,传统的光谱仪是通过得到随着波长变化的辐射强度曲线的光谱信息来确定物质特性,从而得到目标光谱信息。成像光谱技术将光学成像技术与光谱探测技术相结合形成了新型遥感技术,解决了传统光学成像仪有像无谱和传统光谱仪有谱无像的问题。
噪声可以理解为“妨碍人们感觉器官对所接收信息理解的因素”,
例如,对于一副光谱图,其平面亮度分布假定为f(x,y),那么对其接收起干扰作用的亮度分布R(x,y),即可称为该光谱图的噪声。由于成像光谱仪常用于探测距离较远,接收目标辐射能量较弱,而在成像过程中又由于各种噪声的影响,使得目标信息淹没在噪声中,从而降低了仪器的探测能力。为了获取高质量的图像,很有必要对图像进行去噪处理,尽可能在保持原始图像信息完整性(即主要特征)的同时去除信号中无用信息。
举例来说,在LIBS激光诱导击穿光谱技术系统中,理想状况下,中阶梯成像光谱仪的一维光谱响应曲线如图1所示。图2为实际获得的一维图图谱,九条曲线分别是对同一物质九次连续测量光谱数据,图中可见,九次测量波峰出现的位置不同(重复性不好),光谱能量差异较大,难以准确获得该物质的光谱能力响应曲线。这是由于在某些波段内,光谱效应较低,为了提高成像光谱仪光谱效应能量,探测器增益通常设置很高,图像噪声也相应增加,导致采集的有效光谱淹没在噪声中。
现有技术中对噪声抑制使用的是中值滤波或均值滤波的方法,但是这些方法都是对单帧图像中的噪声进行抑制,多帧抑制噪声点方法通常采用单帧累加平均的方法,因为单帧图像不可能经过去噪处理后完全去除噪声,通过累加平均势必就会将每一单帧的噪声重新引入,最终图像仍受噪声影响。
因此,如何去除成像光谱仪光谱图像中的噪声,从而克服噪声对光谱响应曲线的影响,是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种剔除光谱图像噪声点的方法及装置,有效的去除光谱图像的噪声点,规避噪声对光谱响应曲线的影响,从而获得准确度高的光谱图像。
为解决上述技术问题,本发明实施例提供以下技术方案:
本发明实施例一方面提供了一种剔除光谱图像噪声点的方法,包括:
获取成像光谱仪对同一待测物连续采集的多帧光谱图像;
根据光谱能量是否满足第一预设条件剔除各单帧光谱图像中的噪声点;
根据第二预设条件确定剔除噪声点后的各单帧光谱图像的光谱响应曲线在同一波长处的能量值,将所述能量值代替各光谱响应曲线在相应波长处的能量值,以完成剔除光谱图像中的噪声点。
优选的,所述根据第二预设条件确定剔除噪声点后的各单帧光谱图像的光谱响应曲线在同一波长处的能量值包括:
获取各单帧光谱图像的光谱响应曲线在同一波长处的能量值;
在各所述能量值中任意选取当前计算的能量值
对剩余的能量值根据下述公式进行计算:
计算符合上述公式的能量值的个数;
当符合上述公式的能量值的个数达到预设阈值时,所述当前计算的能量值为各所述单帧光谱图像的光谱响应曲线在相应波长处的能量值。
优选的,所述获取各单帧光谱图像的光谱响应曲线在同一波长处的能量值为:
将各所述单帧光谱图像的光谱响应曲线叠加在一幅光谱图中;
在所述光谱图的任一波长处做一条垂直于横轴的直线,所述直线与各所述光谱响应曲线相交;
所述直线与各所述光谱响应曲线的交点为各所述单帧光谱图像的光谱响应曲线在相应波长处的能量值。
优选的,所述根据光谱能量是否满足第一预设条件剔除各单帧光谱图像中的噪声点包括:
判断各所述单帧光谱图像的光谱响应曲线在各波长处的能量值是否大于相应的预设能量阈值;
当判定各所述单帧光谱图像的光谱响应曲线在各所述波长处的能量值大于所述相应的预设能量阈值时,判断在各所述波长的预设邻域内是否有对应的预设个数的能量值大于所述预设能量阈值;反之,各所述波长对应的光谱能量为所述噪声点或背景;
当判定在各所述波长的预设邻域内有预设个数的能量值大于所述预设能量阈值,则各所述波长对应的光谱能量不为所述噪声点;反之,各所述波长对应的光谱能量为所述噪声点。
优选的,所述各所述波长对应的光谱能量为所述噪声点包括:
当判定各所述波长对应的光谱能量为所述噪声点时,用背景代替所述光谱能量,以剔除所述噪声点。
优选的,所述预设能量阈值为:
式中,T为所述预设能量阈值,peak1为单帧光谱图像的光谱响应曲线直方图中的第一能量峰值,peak2为单帧光谱图像的光谱响应曲线直方图中的第二能量峰值;ave为单帧光谱图像的光谱响应曲线能量的平均值。
本发明实施例另一方面还提供了一种剔除光谱图像噪声点的装置,包括:
获取图像模块,用于获取成像光谱仪对同一待测物连续采集的多帧光谱图像;
第一去噪模块,用于根据光谱能量是否满足第一预设条件剔除各单帧光谱图像中的噪声点;
第二去噪模块,用于根据第二预设条件确定剔除噪声点后的各单帧光谱图像的光谱响应曲线在同一波长处的能量值,将所述能量值代替各光谱响应曲线在相应波长处的能量值,以完成剔除光谱图像中的噪声点。
优选的,所述第二去噪模块包括:
获取单元,用于获取各单帧光谱图像的光谱响应曲线在同一波长处的能量值;
计算单元,用于在各所述能量值中任意选取当前计算的能量值对剩余的能量值根据下述公式进行计算:
并计算符合上述公式的能量值的个数;
确定单元,用于当符合上述公式的能量值的个数达到预设阈值时,所述当前计算的能量值为各所述单帧光谱图像的光谱响应曲线在相应波长处的能量值。
优选的,所述第一去噪模块包括:
第一判断单元,用于判断各所述单帧光谱图像的光谱响应曲线在各波长处的能量值是否大于相应的预设能量阈值;当判定各所述单帧光谱图像的光谱响应曲线在各所述波长处的能量值大于所述相应的预设能量阈值时,进入第二判断单元;反之,各所述波长对应的光谱能量为所述噪声点或背景;
第二判断单元,用于判断在各波长的预设邻域内是否有对应的预设个数的能量值大于所述预设能量阈值;当判定在各所述波长的预设邻域内有预设个数的能量值大于所述预设能量阈值,则各所述波长对应的光谱能量不为所述噪声点;反之,各所述波长对应的光谱能量为所述噪声点。
本发明实施例提供了一种剔除光谱图像噪声点的方法,首先对每一帧图像根据光谱能量是否满足第一预设条件来判断各单帧图像中的噪声点并将其进行剔除;通过获取剔除噪声点后的各单帧图像在同一波长处的各个能量值,将满足第二预设条件的能量值作为各单帧光谱图像的光谱响应曲线在相应波长处的能量值,以完成剔除光谱图像中的噪声点。
本申请的技术方案采用两次去噪处理,即单帧图像横向去噪,多帧图像纵向比较去噪,有效的去除谱图中的噪声,一定程度上避免了当探测器增益较高引起的噪声太大从而导致有效光谱淹没在噪声中的问题,规避了噪声对光谱响应曲线的影响,从而获得准确度高的光谱图像,提高了成像光谱仪整体测量精度及系统精度。此外,本发明实施例还针对剔除光谱图像噪声点的方法提供了相应的实现装置,进一步使得所述方法更具有实用性,所述装置具有相应的优点。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的中阶梯成像光谱仪理想的一维光谱响应曲线示意图;
图2为本发明实施例提供的中阶梯成像光谱仪实际的一维光谱响应曲线示意图;
图3为本发明实施例提供的一个示例性应用场景的框架示意图;
图4为本发明实施例提供的一种剔除光谱图像噪声点方法的流程示意图;
图5为本发明实施例提供的剔除光谱图像噪声点装置一种具体实施方式的结构图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等是用于区别不同的对象,而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元,而是可包括没有列出的步骤或单元。
本申请的发明人经过研究发现,现有技术中对多帧数据进行噪声抑制先使用中值滤波或均值滤波对单帧图像中的噪声进行抑制,然后对单帧进行累加平均,因为单帧图像不可能经过去噪处理后完全去除噪声,通过累加平均势必就会将每一单帧的噪声再次引入,最终图像仍会受噪声影响。鉴于此,本申请通过两次去噪处理,首先对每一帧图像根据光谱能量是否满足第一预设条件来判断各单帧图像中的噪声点并将其进行剔除;然后通过获取剔除噪声点后的各单帧图像在同一波长处的各个能量值,将满足第二预设条件的能量值作为各单帧光谱图像的光谱响应曲线在相应波长处的能量值,完成多帧数据光谱图像去噪,实现了对光谱图像的有效去噪。
基于上述本发明实施例的技术方案,下面首先结合图3对本发明实施例的技术方案涉及的一些可能的应用场景进行举例介绍。以中阶梯成像光谱仪探测器的光谱图像去噪为例阐述本申请技术方案的原理。
中阶梯光谱仪光学系统将输入光线中包含的波长进行分解,然后对同一物质进行9次连续测量光谱数据,以获得光谱响应曲线的光谱图像。对获得的9帧光谱图像分别判断光谱能量不满足预设条件的能量点,并将其剔除;然后对剔除噪声点的9帧光谱图像,获取在同一波长处的9个能量值,将满足第二预设条件的能量值作为9帧光谱图像的光谱响应曲线在相应波长处的能量值,以完成9帧光谱图像的噪声点的去除。
需要注意的是,上述应用场景仅是为了便于理解本申请的思想和原理而示出,本申请的实施方式在此方面不受任何限制。相反,本申请的实施方式可以应用于适用的任何场景。
在介绍了本发明实施例的技术方案后,下面详细的说明本申请的各种非限制性实施方式。
首先参见图4,图4为本发明实施例提供的一种剔除光谱图像噪声点方法的流程示意图,本发明实施例可包括以下内容:
S401:获取成像光谱仪对同一待测物连续采集的多帧光谱图像。
成像光谱仪是利用光学成像原理对物质特性进行测量,相同的入射光线对不同的物质的光谱响应曲线不同,可根据光谱响应曲线进行对待测物各元素含量进行确定,进而实现待测物某些特性的测量。
成像光谱仪可为中阶梯成像光谱仪,当然也可为中分辨率光谱仪,或者其他任何一种类型的光谱仪,这均不影响本申请技术方案的实现。
需要说明的是,应该至少连续测量2次,获得两幅光谱图像,否则后续进行多帧数据去噪就没有任何意义了。
还需要说明的是,谱图(光谱图像简称为谱图)一般横坐标为波长,纵坐标为能量,当然,也可设置为其他形式,例如横坐标为能量,纵坐标为波长。
S402:根据光谱能量是否满足第一预设条件剔除各单帧光谱图像中的噪声点。
由于成像光谱仪基于光学成像原理,而光学成像原理具有漫反射的特点,也就是说成像光斑从亮度最高的位置到背景较暗的位置存在能量过渡区域,不可能相邻的几个能量点的能量差别太大,即光斑成像不为孤立点。
当成像光谱仪的探测器增益比较大时,相机输出信号中含有大量的电子噪声,而电子噪声为随机噪声,故其能量阶跃比较大,即噪声点的能量与相邻的能量点的能量差距较大,往往为孤立的点。
鉴于此,可根据光谱能量进行判断单帧谱图中的噪声点,具体的可为:
A11:判断各单帧光谱图像的光谱响应曲线在各波长处的能量值是否大于相应的预设能量阈值;
A12:当判定各单帧光谱图像的光谱响应曲线在各波长处的能量值大于相应的预设能量阈值时,判断在各波长的预设邻域内是否有预设个数的能量值大于预设能量阈值;反之,各波长对应的光谱能量为噪声点或背景;
A13:当判定在各波长的预设邻域内有预设个数的能量值大于预设能量阈值,则各波长对应的光谱能量不为噪声点;反之,各波长对应的光谱能量为噪声点。
预设能量阈值可通过下式计算获得:
式中,T为所述预设能量阈值,peak1为单帧光谱图像的光谱响应曲线直方图中的第一能量峰值,peak2为单帧光谱图像的光谱响应曲线直方图中的第二能量峰值;ave为单帧光谱图像的光谱响应曲线能量的平均值。
第一能量峰值、第二能量峰值可以为单帧光谱图像的光谱响应曲线直方图中能量最大的值与次大值;也可为光谱曲线中出现的第一个峰值以及第二个峰值,当然,也可任意指定,这均不影响本发明实施例的实现。
需要说明的是,由于每一次测量的单帧光谱图像的光谱响应曲线直方图中第一能量峰值、第二能量峰值以及能量的平均值可能是不同的,故在各单帧谱图进行去噪时,需要各自计算相应的能量阈值。
上述阈值的计算方法为工程实践中多次试验而得,在均值基础上略高于一定数值,并且将第一峰值和第二峰值赋予一定权重系数,既避免将噪声误认为是有效光谱,又尽量避免将有效光谱当作噪声剔除。
当判定当前的能量点小于阈值时,则判定能量点为噪声点;当判定当前能量点不小于阈值时,则还需进一步判定相邻邻域的其他各点是否不小于阈值,当大多数的能量点不小于阈值时,说明当前的能量点不为孤立点,应不为噪声点;反之,则为噪声点。
当判定各波长对应的光谱能量点为噪声点时,用背景代替光谱能量,以剔除噪声点;如果判定不为噪声点,则保留原有的能量值。
需要说明的是,预设的个数与预设的邻域具有一定的关系,当邻域范围较小时,预设个数应选择大一些,例如该邻域内98%的能量点都不小于能量阈值,则不为噪声点;当邻域范围较大时,预设个数可选择稍微小一些,例如该邻域内88%的能量点都不小于能量阈值,则不为噪声点。当然,也可根据具体的实际情况做选择,本发明对此不做任何限定。
S403:根据第二预设条件确定剔除噪声点后的各单帧光谱图像的光谱响应曲线在同一波长处的能量值,将所述能量值代替各光谱响应曲线在相应波长处的能量值,以完成剔除多帧数据光谱图像中的噪声点。
由于单次测量数据可能引入噪声,且噪声通常随机出现,单帧数据不容易判断能量点是否为噪声。当当前能量点为有效信号时,对于测量多次的其它帧在同一波长位置的能量点的值应该与该能量点的值比较接近;如果当前能量点不是有效信号,即噪声点,其它帧的同一波长位置存在很少与该数据幅值接近的信号。故可利用多帧在同一横坐标的数据的波动性来纵向判断该波长的信号是否为噪声。
根据第二预设条件确定剔除噪声点后的各单帧光谱图像的光谱响应曲线在同一波长处的能量值具体可为:
A31:获取各单帧光谱图像的光谱响应曲线在同一波长处的能量值;
具体的,可通过下述方法进行获取:
B1:将各单帧光谱图像的光谱响应曲线叠加在一幅光谱图中;
B2:在光谱图的任一波长处做一条垂直于横轴的直线,直线与各光谱响应曲线相交;
B3:直线与各光谱响应曲线的交点为各单帧光谱图像的光谱响应曲线在相应波长处的能量值。
当然,也可采用其他方式进行获取,例如不叠加在一起,先确定一波长,在找到该波长对应的能量点。
A32:在各能量值中任意选取当前计算的能量值
A33:对剩余的能量值根据下述公式进行计算:
A34:计算符合上述公式的能量值的个数;
A35:当符合上述公式的能量值的个数达到预设阈值时,所述当前计算的能量值为各单帧光谱图像的光谱响应曲线在相应波长处的能量值。
上述公式是经过多次试验而得,利用该公式可比较准确的确定与当前能量点的值相近的其他能量点,准确的排除噪声点。根据上述公式,依次遍历所有交点(各单帧谱图中光谱相应曲线同一波长处的所有能量点);当然,如果符合条件的能量值个数以达到预设阈值的下限,也可不对后续能量点进行计算比较。举例来说,假如有9条光谱响应曲线,那么预设阈值为4个,当在这9个能量点进行比较计算时,在测完第5个能量点时,已有4个符合条件的能量点,则可不对后续的能量点进行测量。
符合条件的能量值个数与帧数相关,优选的,能量值的个数应为帧数的一半或以上,例如,当对待测物进行连续9次测量时,便会得到9条光谱响应曲线,对于任意一波长处,必定会有9个能量点,故符合条件的个数应该不小于4个。
需要说明的是,对多帧数据进行去噪时,可以选择几个代表性的波长处的能量值按照上述方法进行排除噪声点,也可对所有波长处的能量值进行处理;这均不影响本发明的实现。当然,波长取值越大,相邻波长的差越小,去噪效果越好,但是取值太多,容易增大后续数据处理的难度。优选的,在数据处理耗时可允许范围内,可尽量选择多的能量点进行处理,以便得到较好的去噪效果。
由上可知,本发明实施例采用两次去噪处理,即单帧图像横向去噪,多帧图像纵向比较去噪,有效的去除谱图中的噪声,一定程度上避免了当探测器增益较高引起的噪声太大从而导致有效光谱淹没在噪声中的问题,规避了噪声对光谱响应曲线的影响,从而获得准确度高的光谱图像,提高了成像光谱仪整体测量精度及系统精度。
本发明实施例还针对剔除光谱图像噪声点的方法提供了相应的实现装置,进一步使得所述方法更具有实用性。下面对本发明实施例提供的剔除光谱图像噪声点的装置进行介绍,下文描述的剔除光谱图像噪声点的装置与上文描述的剔除光谱图像噪声点的方法可相互对应参照。
参见图5,图5为本发明实施例提供的剔除光谱图像噪声点装置在一种具体实施方式中的结构图,该装置可包括:
获取图像模块501,用于获取成像光谱仪对同一物质连续采集的若干帧光谱图像。
第一去噪模块502,用于根据光谱能量是否满足第一预设条件剔除各单帧光谱图像中的噪声点。
第二去噪模块503,用于根据第二预设条件确定剔除噪声点后的各单帧光谱图像的光谱响应曲线在同一波长处的能量值,将所述能量值代替各光谱响应曲线在相应波长处的能量值,以完成剔除多帧数据光谱图像中的噪声点。
可选的,在本实施例的一些实施方式中,所述第二去噪模块503例如可以包括:
获取单元5031,用于获取各单帧光谱图像的光谱响应曲线在同一波长处的能量值;
计算单元5032,用于在各能量值中任意选取当前计算的能量值对剩余的能量值根据下述公式进行计算:
并计算符合上述公式的能量值的个数;
确定单元5033,用于当符合上述公式的能量值的个数达到预设阈值时,所述当前计算的能量值为各所述单帧光谱图像的光谱响应曲线在相应波长处的能量值。
可选的,在本实施例的另一些实施方式中,所述第一去噪模块502例如可以包括:
第一判断单元5021,用于判断各所述单帧光谱图像的光谱响应曲线在各波长处的能量值是否大于相应的预设能量阈值;当判定各所述单帧光谱图像的光谱响应曲线在各所述波长处的能量值大于所述相应的预设能量阈值时,进入第二判断单元;反之,各所述波长对应的光谱能量为所述噪声点或背景;
第二判断单元5022,用于判断在各波长的预设邻域内是否有预设个数的能量值大于所述预设能量阈值;当判定在各所述波长的预设邻域内有预设个数的能量值大于所述预设能量阈值,则各所述波长对应的光谱能量不为所述噪声点;反之,各所述波长对应的光谱能量为所述噪声点。
本发明实施例所述一种剔除光谱图像噪声点装置的各功能模块的功能可根据上述方法实施例中的方法具体实现,其具体实现过程可以参照上述方法实施例的相关描述,此处不再赘述。
由上可知,本发明实施例采用两次去噪处理,即单帧图像横向去噪,多帧图像纵向比较去噪,有效的去除谱图中的噪声,一定程度上避免了当探测器增益较高引起的噪声太大从而导致有效光谱淹没在噪声中的问题,规避了噪声对光谱响应曲线的影响,从而获得准确度高的光谱图像,提高了成像光谱仪整体测量精度及系统精度。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处,各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块,或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上对本发明所提供的一种剔除光谱图像噪声点方法以及装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (5)
1.一种剔除光谱图像噪声点的方法,其特征在于,包括:
获取成像光谱仪对同一待测物连续采集的多帧光谱图像;
根据光谱能量是否满足第一预设条件剔除各单帧光谱图像中的噪声点;
根据第二预设条件确定剔除噪声点后的各单帧光谱图像的光谱响应曲线在同一波长处的能量值,将所述能量值代替各光谱响应曲线在相应波长处的能量值,以完成剔除光谱图像中的噪声点;
其中,所述根据第二预设条件确定剔除噪声点后的各单帧光谱图像的光谱响应曲线在同一波长处的能量值包括:
获取各单帧光谱图像的光谱响应曲线在同一波长处的能量值;
在各所述能量值中任意选取当前计算的能量值
对剩余的能量值根据下述公式进行计算:
计算符合上述公式的能量值的个数;
当符合上述公式的能量值的个数达到预设阈值时,所述当前计算的能量值为各所述单帧光谱图像的光谱响应曲线在相应波长处的能量值;
所述根据光谱能量是否满足第一预设条件剔除各单帧光谱图像中的噪声点包括:
判断各所述单帧光谱图像的光谱响应曲线在各波长处的能量值是否大于相应的预设能量阈值;
当判定各所述单帧光谱图像的光谱响应曲线在各所述波长处的能量值大于相应的预设能量阈值时,判断在各所述波长的预设邻域内是否有对应的预设个数的能量值大于所述预设能量阈值;反之,各所述波长对应的光谱能量为噪声点或背景;
当判定在各所述波长的预设邻域内有预设个数的能量值大于所述预设能量阈值,则各所述波长对应的光谱能量不为所述噪声点;反之,各所述波长对应的光谱能量为所述噪声点。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取各单帧光谱图像的光谱响应曲线在同一波长处的能量值为:
将各所述单帧光谱图像的光谱响应曲线叠加在一幅光谱图中;
在所述光谱图的任一波长处做一条垂直于横轴的直线,所述直线与各所述光谱响应曲线相交;
所述直线与各所述光谱响应曲线的交点为各所述单帧光谱图像的光谱响应曲线在相应波长处的能量值。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述各所述波长对应的光谱能量为所述噪声点包括:
当判定各所述波长对应的光谱能量为所述噪声点时,用背景代替所述光谱能量,以剔除所述噪声点。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述预设能量阈值为:
式中,T为所述预设能量阈值,peak1为单帧光谱图像的光谱响应曲线直方图中的第一能量峰值,peak2为单帧光谱图像的光谱响应曲线直方图中的第二能量峰值;ave为单帧光谱图像的光谱响应曲线能量的平均值。
5.一种剔除光谱图像噪声点的装置,其特征在于,包括:
获取图像模块,用于获取成像光谱仪对同一待测物连续采集的多帧光谱图像;
第一去噪模块,用于根据光谱能量是否满足第一预设条件剔除各单帧光谱图像中的噪声点;
第二去噪模块,用于根据第二预设条件确定剔除噪声点后的各单帧光谱图像的光谱响应曲线在同一波长处的能量值,将所述能量值代替各光谱响应曲线在相应波长处的能量值,以完成剔除光谱图像中的噪声点;
其中,所述第二去噪模块包括:
获取单元,用于获取各单帧光谱图像的光谱响应曲线在同一波长处的能量值;
计算单元,用于在各所述能量值中任意选取当前计算的能量值对剩余的能量值根据下述公式进行计算:
并计算符合上述公式的能量值的个数;
确定单元,用于当符合上述公式的能量值的个数达到预设阈值时,所述当前计算的能量值为各所述单帧光谱图像的光谱响应曲线在相应波长处的能量值;
所述第一去噪模块包括:
第一判断单元,用于判断各所述单帧光谱图像的光谱响应曲线在各波长处的能量值是否大于相应的预设能量阈值;当判定各所述单帧光谱图像的光谱响应曲线在各所述波长处的能量值大于相应的预设能量阈值时,进入第二判断单元;反之,各所述波长对应的光谱能量为噪声点或背景;
第二判断单元,用于判断在各所述波长的预设邻域内是否有对应的预设个数的能量值大于所述预设能量阈值;当判定在各所述波长的预设邻域内有预设个数的能量值大于所述预设能量阈值,则各所述波长对应的光谱能量不为所述噪声点;反之,各所述波长对应的光谱能量为所述噪声点。
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中阶梯光栅光谱仪谱图背景去除算法;尹禄 等;《光谱学与光谱分析》;20160630;第1925-1929页 * |
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