CN106871782B - 一种计算多光谱图像上光谱辐射计测量区域的方法 - Google Patents

一种计算多光谱图像上光谱辐射计测量区域的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106871782B
CN106871782B CN201710042182.2A CN201710042182A CN106871782B CN 106871782 B CN106871782 B CN 106871782B CN 201710042182 A CN201710042182 A CN 201710042182A CN 106871782 B CN106871782 B CN 106871782B
Authority
CN
China
Prior art keywords
graph paper
multispectral image
radiometer
image
circle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201710042182.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106871782A (zh
Inventor
徐海松
徐鹏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University ZJU filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CN201710042182.2A priority Critical patent/CN106871782B/zh
Publication of CN106871782A publication Critical patent/CN106871782A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106871782B publication Critical patent/CN106871782B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

Abstract

本发明公开了一种计算多光谱图像上光谱辐射计测量区域的方法。首先将坐标纸置于测量对象表面，用相机从光谱辐射计目镜拍摄其圆形黑点测量区域的坐标纸图像，然后用多光谱相机拍摄坐标纸多光谱图像。在黑点测量区域的坐标纸图像上利用圆形Hough变换提取光谱辐射计黑点的圆心和半径。根据黑点测量区域的圆心和半径确定多光谱图像上光谱辐射计圆形黑点测量区域的位置和覆盖区域。该方法解决了基于多光谱成像的光谱重构中检验样本点光谱反射比测量区域对应图像上位置的确定问题，便于测试对象光谱重构精度的检验。

Description

一种计算多光谱图像上光谱辐射计测量区域的方法
技术领域
本发明涉及成像式获取物体光谱及色度信息的方法，尤其是利用具有多个可见光波段通道的多光谱相机获取物体的反射光谱信息以进一步获取物体色度信息的方法。
背景技术
由于同色异谱现象的存在，物体的色度信息难以可靠表征物体的本源信息，而物体的光谱反射比是设备无关且与捕获光源无关的物理量，可以表征物体的本源信息。因此，准确获取物体的光谱反射比可以实现高精度的颜色测量，且可以忠实复现物体在任意光源下的颜色外貌。
成像式获取物体光谱反射比可以克服分光光度计逐点式测量和接触式测量的缺陷，能够快速获取成像范围内所有物体的光谱反射比。对于不可接触的测试对象，如珍贵的艺术绘画，为了防止污损画作，不能用分光光度计接触式测量其光谱反射比，且其测量区域在多光谱图像上的对应位置也无法确定，因而难以精确验证画作光谱反射比的重构精度。
发明内容
为了检验测试对象基于多光谱成像的光谱反射比重构精度，本发明提出了一种计算多光谱图像上光谱辐射计测量区域的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种计算多光谱图像上光谱辐射计测量区域的方法，包括以下步骤：
(1)调整光谱辐射计镜头到测试对象的距离，使光谱辐射计黑点测量区域覆盖目标位置，旋转镜头调焦环至目标位置清晰对焦。
(2)保持光谱辐射计位置不变，用坐标纸覆盖测试对象，用普通商用相机从光谱辐射计目镜拍摄包含光谱辐射计黑点测量区域的坐标纸图像It，并在坐标纸上测量位置附近标记一个参考点p。
(3)用多光谱相机拍摄包含测试对象目标位置的坐标纸多光谱图像Ic，移走测试对象表面的坐标纸，拍摄测试对象的多光谱图像Im。
(4)利用圆形Hough变换提取坐标纸图像It上黑点测量区域的圆心c及半径r，并转换成实际单位(mm)，确定圆心相对参考点p的实际距离d，计算圆心与参考点的连线和坐标纸水平刻度线的夹角α。
(5)在坐标纸多光谱图像Ic上找到参考点p的位置，并计算参考点所在的水平刻度线和水平方向的夹角β。
(6)计算夹角α和夹角β的差值γ＝α-β，将距离d转换到多光谱图像的像素单位，乘以γ角度的正弦值和余弦值，得到圆心相对参考点p的垂直像素增量和水平像素增量，将其加到参考点在多光谱图像上的坐标，得到多光谱图像上圆心c的坐标。将半径r转换为多光谱图像像素单位，在多光谱图像上找到与圆心c的距离小于等于半径r的像素，则这些像素就是多光谱图像上光谱辐射计对应的测量区域。
本发明的有益效果是：本发明通过从光谱辐射计目镜拍摄黑点测量区域的坐标纸图像和多光谱坐标纸图像，利用圆形Hough变换确定出多光谱图像上光谱辐射计测量区域，从而得到该测量区域的多通道响应值并重构该区域的光谱反射比，进而与用光谱辐射计测量值计算的光谱反射比进行精度分析。本发明克服了分光光度计接触式测量和多光谱图像上其对应测量位置无法确定的缺点，可用于艺术绘画等不可接触测量物体的基于多光谱成像的光谱重构精度的检验。
附图说明
图1是水墨画500nm通道图像；
图2是用相机拍摄的PR-650黑点测量区域的坐标纸图像；
图3是坐标纸500nm通道图像；
图4是用相机从PR-650目镜拍摄的黑点测量区域的水墨画图像(a)和用提出的方法在水墨画500nm通道图像上计算的黑点测量区域(b)。
具体实施方式
以一台滤色片轮式的多光谱相机为例，阐述计算多光谱图像上光谱辐射计测量区域的方法。该多光谱相机由8个干涉滤色片形成8个通道，8个滤色片的FWHM(峰值半高宽，Full Width of Half Maximum)为20nm，其峰值透过率波长分别为420nm、460nm、500nm、540nm、580nm、620nm、660nm、700nm。光谱辐射计采用PHOTO RESEARCH公司的PR-650，其测量孔径为1°，测试对象采用一幅水墨画，其500nm通道图像见图1。
本发明计算多光谱图像上光谱辐射计测量区域的方法，具体包括以下步骤：
(1)调整PR-650镜头到水墨画表面的距离约为35cm，使PR-650黑点测量区域覆盖目标位置t，t的位置见图1上黑色圆点。旋转镜头调焦环至目标位置清晰对焦。
(2)保持PR-650位置不变，用刻度为1mm的坐标纸覆盖水墨画，用普通商用相机从PR-650目镜拍摄包含PR-650黑点测量区域的坐标纸图像It，见图2，并在坐标纸上测量位置附近标记一个参考点p，见图2左上白色方块。
(3)用多光谱相机拍摄包含水墨画目标位置的坐标纸多光谱图像Ic，见图3。移走水墨画表面的坐标纸，拍摄水墨画多光谱图像Im，其500nm通道图像见图1。
(4)利用圆形Hough变换提取坐标纸图像It上黑点测量区域，见图2中的虚线圆形，其圆心c在图像上的坐标为(607,559)，半径r为3.3mm，圆心相对参考点p的实际距离d为15.8mm，圆心与参考点p的连线和坐标纸水平刻度线的夹角α为45.4°。
(5)在坐标纸多光谱图像Ic上找到参考点p的位置，并在参考点所在的水平刻度线上找到相聚较远的另一点k，该水平刻度线与水平方向的夹角β为1.1°。
(6)计算夹角α和夹角β的差值γ＝α-β＝44.3°，将距离d转换到多光谱图像的像素单位，距离d乘以γ角度的正弦值得到圆心相对参考点p的垂直像素增量dy，为41；距离d乘以γ角度的余弦值得到圆心相对参考点p的水平像素增量dx，为42；将其加到参考点p的坐标，得到多光谱图像上圆心c的坐标。半径r在多光谱图像上的长度是12个像素，在多光谱图像上找到与圆心c的距离小于等于半径r的像素，则这些像素就是多光谱图像上PR-650的测量区域，即图3中的圆形黑点，图4比较了用相机从PR-650目镜拍摄的水墨画上黑点测量区域的图像(a)和用提出的方法在水墨画500nm通道图像上计算的黑点测量区域(b)，可以看到两幅图像上黑点测量区域相对位置比较一致，其它通道图像上PR-650的测量区域可用相同方法计算。

Claims (1)

1.一种计算多光谱图像上光谱辐射计测量区域的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)调整光谱辐射计镜头到测试对象的距离，使光谱辐射计黑点测量区域覆盖目标位置，旋转镜头调焦环至目标位置清晰对焦；
(2) 保持光谱辐射计位置不变，用坐标纸覆盖测试对象，用普通商用相机从光谱辐射计目镜拍摄包含光谱辐射计黑点测量区域的坐标纸图像It，并在坐标纸上测量位置附近标记一个参考点p；
(3) 用多光谱相机拍摄包含测试对象目标位置的坐标纸多光谱图像Ic，移走测试对象表面的坐标纸，拍摄测试对象的多光谱图像Im；
(4) 利用圆形Hough变换提取坐标纸图像It上黑点测量区域的圆心c及半径r，并转换成实际单位，确定圆心相对参考点p的实际距离d，计算圆心与参考点的连线和坐标纸水平刻度线的夹角α；
(5) 在坐标纸多光谱图像Ic上找到参考点p的位置，并计算参考点所在的水平刻度线和水平方向的夹角β；
(6) 计算夹角α和夹角β的差值γ = α - β，将距离d转换到多光谱图像的像素单位，乘以γ角度的正弦值和余弦值，得到圆心相对参考点p的垂直像素增量和水平像素增量，将其加到参考点在多光谱图像上的坐标，得到多光谱图像上圆心c的坐标；将半径r转换为多光谱图像像素单位，在多光谱图像上找到与圆心c的距离小于等于半径r的像素，则这些像素就是多光谱图像上光谱辐射计对应的测量区域。
CN201710042182.2A 2017-01-20 2017-01-20 一种计算多光谱图像上光谱辐射计测量区域的方法 Expired - Fee Related CN106871782B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710042182.2A CN106871782B (zh) 2017-01-20 2017-01-20 一种计算多光谱图像上光谱辐射计测量区域的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710042182.2A CN106871782B (zh) 2017-01-20 2017-01-20 一种计算多光谱图像上光谱辐射计测量区域的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106871782A CN106871782A (zh) 2017-06-20
CN106871782B true CN106871782B (zh) 2019-05-21

Family

ID=59158617

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710042182.2A Expired - Fee Related CN106871782B (zh) 2017-01-20 2017-01-20 一种计算多光谱图像上光谱辐射计测量区域的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106871782B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110796592B (zh) * 2019-09-29 2021-05-04 浙江大学 一种高动态范围光谱图像数据的存储方法
CN116336953B (zh) * 2023-05-30 2023-08-11 武汉工程大学 一种穿孔模型半径、深度测量系统及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6175759B1 (en) * 1999-06-28 2001-01-16 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Contrast agent for multispectral infrared transillumination and fluorescence of turbid media
CN201233362Y (zh) * 2008-06-04 2009-05-06 江西农业大学 一种用于检测水果品质的多光谱成像装置
CN201322803Y (zh) * 2008-12-17 2009-10-07 北京空间机电研究所 一种宽幅盖、多光谱ccd遥感相机图像数据采集与处理系统
CN103344577A (zh) * 2013-07-12 2013-10-09 中国农业大学 一种基于多光谱成像技术的畜肉新鲜度无损伤检测方法
CN104168475A (zh) * 2014-08-15 2014-11-26 浙江大学 一种数码相机参数可变的成像式获取颜色三刺激值的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6175759B1 (en) * 1999-06-28 2001-01-16 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Contrast agent for multispectral infrared transillumination and fluorescence of turbid media
CN201233362Y (zh) * 2008-06-04 2009-05-06 江西农业大学 一种用于检测水果品质的多光谱成像装置
CN201322803Y (zh) * 2008-12-17 2009-10-07 北京空间机电研究所 一种宽幅盖、多光谱ccd遥感相机图像数据采集与处理系统
CN103344577A (zh) * 2013-07-12 2013-10-09 中国农业大学 一种基于多光谱成像技术的畜肉新鲜度无损伤检测方法
CN104168475A (zh) * 2014-08-15 2014-11-26 浙江大学 一种数码相机参数可变的成像式获取颜色三刺激值的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106871782A (zh) 2017-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11529056B2 (en) Crosstalk reduction for intra-oral scanning using patterned light
Liang et al. Remote spectral imaging with simultaneous extraction of 3D topography for historical wall paintings
US6434267B1 (en) Interpretation of thermal paint
CN107505046B (zh) 多光谱颜色测量方法
CN104318550A (zh) 八通道多光谱成像数据处理方法
CN106841055B (zh) 一种重构艺术绘画光谱图像的训练样本选择方法
CN106871782B (zh) 一种计算多光谱图像上光谱辐射计测量区域的方法
CN107024829B (zh) 多光谱相机像面装调方法
Brusco et al. A system for 3D modeling frescoed historical buildings with multispectral texture information
Webb et al. Spectral and 3D cultural heritage documentation using a modified camera
CN105765630B (zh) 通过创建多个色度斑点图案测量受到应力的结构部件的形状、移动和/或变形的多尺度测量方法
CN103234475A (zh) 一种基于激光三角测量法的亚像素表面形态检测方法
Flesia et al. Sub-pixel straight lines detection for measuring through machine vision
KR102315329B1 (ko) 드론초분광영상을 이용한 생태교란종 모니터링 방법
Reh et al. Improving the Generic Camera Calibration technique by an extended model of calibration display
Verhoeven Multispectral and hyperspectral imaging
Vitorino et al. Accuracy in colour reproduction: using a colorchecker chart to assess the usefulness and comparability of data acquired with two hyper-spectral systems
JP2015230264A (ja) 膜厚測定方法および膜厚測定装置
Shrestha et al. Assessment of two fast multispectral systems for imaging of a cultural heritage artifact-a Russian icon
Maczkowski et al. Integrated method for three-dimensional shape and multispectral color measurement
Gebejes et al. Color and image characterization of a three CCD seven band spectral camera
Cramer Geometry Perfect–Radiometry Unknown
Tominaga et al. Estimation of surface properties for art paintings using a six-band scanner
Jacobsen et al. Property of the large format digital aerial camera DMC II
Robson et al. Multispectral calibration to enhance the metrology performance of C-mount camera systems

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20190521