一种高光效快照式多光谱成像方法及系统技术方案

本发明专利技术提出了一种高光效快照式多光谱成像方法及系统，基于二叉树生成法设计一种九通道多光谱滤光片阵列

【技术实现步骤摘要】
一种高光效快照式多光谱成像方法及系统


[0001]本专利技术属于光学成像
，具体地，涉及一种高光效快照式多光谱成像方法及系统
。

技术介绍

[0002]在过去的几十年中，人们一直致力于捕捉动态世界的光谱信息
。
然而，由于
3D
（
three
‑
dimensional
）光谱图像和
2D
（
two
‑
dimensional
）成像传感器之间的维数灾难，光谱成像系统必须使用分光元件，例如带通滤波器或编码孔径，以选择性地将
3D
光谱图像投影到
2D
测量中
。
因此，计算重构被集成用于恢复底层的
3D
光谱图像，但是这些系统存在光能利用率低和计算量大的问题，无法实现动态光谱成像
。
[0003]通过对现有光谱成像系统的深入研究，对于动态光谱成像，潜在的技术需要满足两个基本条件：高光效和低计算复杂度
。
>从硬件设计的角度来本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高光效快照式多光谱成像方法，其特征在于：所述方法具体包括以下步骤：步骤一，基于二叉树生成法设计一种九通道多光谱滤光片阵列
MSFA
，所述
MSFA
包含一个全通通道以及八个陷波通道，以采集图像不同的光谱波段；步骤二，使用低成本边缘感知去马赛克方法，对步骤一中包含目标信息最丰富的密集采样全通通道进行插值，填补缺失的像素，重建密集采样全通道图像；步骤三，将步骤二重建后的全通通道高质量图像作为引导图，利用引导滤波器重建步骤一中其余稀疏采样陷波通道的原始图像；步骤四，将步骤一
、
步骤二
、
步骤三中获得的全通通道光谱图像和陷波通道光谱图像进行减法运算，以重建单波段多光谱图像
。2.
根据权利要求1所述成像方法，其特征在于：在步骤1中，所述一种九通道多光谱滤光片阵列
MSFA
，该阵列包含一个全通通道以及八个陷波通道，二叉树根节点的概率为1，包含所有谱段的信息，从根节点出发开始二元分裂，在每次分裂过程中，子通道的采样率为父通道的一半，即在第
n
级节点上的光谱带空间采样率为；即在最后得到的
MSFA
中，全通通道在第一级节点上，采样率为，其余八个陷波通道在第三级节点上，采样率为
。3.
根据权利要求2所述成像方法，其特征在于：在步骤2中，使用低成本边缘感知去马赛克方法插值包含目标信息最丰富的密集采样全通通道，对于全通通道内的每一个待估计像素，以其为中心选定一个大小为3×3的局部邻域窗口，令已知像素为：
(1)
其中，和表示待估计像素点坐标位置；首先，计算像素处水平和垂直梯度，计算方法如下：
(2)
其中，表示水平梯度，表示垂直梯度；然后，令和分别为水平和垂直方向上相邻像素值的平均值，即：
(3)
最后，估计值可表示如下：
(4)
其中，
(5)4.
根据权利要求3所述成像方法，其特征在于：在步骤3中，对于二维图像，引导图像
G
和输出图像
Y
在一个二维局部窗口内满足线性关系，如下：
(6)
其中，是以像素为中心的局部邻域窗口，是窗口内的任意像素点；是窗口内一组假定为常数的线性系数；首先，定义如下代价函数：
(7)
其中，是二元掩膜，在原始图像
Y
内已采样点处的值为1，其余位置值为0，是正则化参数，用于调整滤波器的效果；然后，最小化上述代价函数可以得到：
(8)
其中，和是引导图像
G
窗口内像素均值和方...

【专利技术属性】
技术研发人员：张博，梁宗林，董科研，郝群，宋延嵩，朴明旭，赵渊明，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：