[发明专利]一种双向光谱光传输采集探测方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像重光照技术领域，具体涉及一种双向光谱光传输采集探测方法。

背景技术

基于图像的重光照使用8维空间反射场来描述场景4维入射光场和4维出射光场之间的能量转换。空间反射场可以定义为场景的空间光传输响应，由于空间光传输响应刻画了光照与场景的相互作用如：直接反射、互反射、次表面散射等等，因此采集空间光传输矩阵可用于渲染场景在任意入射光照条件下任意视点所采集到的图像。相比基于模型的重光照方法，使用基于图像的重光照的方法具有无需对场景进行建模等优点，因而能应用于复杂场景的重光照，近几年有大量采集空间光传输矩阵以实现重光照的方法提出。

然而，采集全部8维的空间光传输需要花费大量的时间和存储空间，已有的方法包括降维度采样的方法、自适应的方法、或者压缩的方法来获得空间光传输矩阵。降维度采样的方法通过采集全8维空间光传输矩阵的子集来降低存储并加速采集；自适应的方法通常通过设计自适应场景的采集机制来加速空间光传输矩阵的采集；而压缩的方法通过利用光传输矩阵的数据稀疏性来压缩采集空间光传输并通过稀疏重建恢复高分辨率的空间光传输矩阵。此外，也有一些的工作通过求逆或者探测空间光传输矩阵来以实现空间光传输的直接光照分量和全局光照分量的分离并应用于投影仪相机系统的辐射度补偿、透过散射介质成像等。

由于空间反射场无法刻画场景的光谱响应，因此无法渲染场景在包含任意光谱和任意空间入射光照下的真实外观。有相关的工作通过采集场景的光谱响应函数以实现场景的光谱重光照，即能够获取场景在任意光谱入射光照下的出射光谱。但是传统的光谱重光照的方法没有考虑场景包含荧光物质的情况，荧光物质做为日常生活常见的物质种类(20％)通过吸收某种波长的入射光并释放出相对更长的出射光，因此为实现荧光物质的光谱重光照需要对光谱之间的能量转换进行建模。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种双向光谱光传输采集探测方法。

为了实现上述目的，本发明的实施例公开了一种双向光谱光传输采集探测方法，包括以下步骤：S1：固定视角向目标场景投射空变的光照且固定采集视角设定双向光谱反射场函数R，其中，双向光谱反射场函数R＝R(x_i,λ_i；x_o,λ_o)，x_i＝(x_i,y_i)为投影平面的空间坐标，x_o＝(x_o,y_o)为成像平面的空间坐标，λ_i为入射光场的光谱、λ_o为出射光场的光谱；S2：根据双向光谱反射场函数R得到出射光场重光照方程L_out(x_o,λ_o)，其中，L_out(x_o,λ_o)＝∫_Ω∫_ΓR(x_i,λ_i；x_o,λ_o)L_in(x_i,λ_i)dμ₁(x_i)dμ₂(λ_i)，Ω和Γ分别为几何和光谱空间，μ₁,μ₂分别为空间Ω,Γ上的度量；S3：对出射光场重光照方程L_out(x_o,λ_o)进行离散化得到双向光谱光传输采集方程I＝TL，其中，I表示采集到的三维多光谱图像，T表示六维的双向光谱光传输矩阵，L表示三维的场景多光谱入射光照；S4：设定双向光谱光传输矩阵(N×M)由四维空间光传输(Q×P)和二维光谱光传输(V×U)构成，其中，Q和P均代表二维空间纬度，V和U均代表一维空间维度；S5：令p,q表示光照和图像像素的空间维度下标，u,v表示光照和图像像素的光谱维度下标，m,n表示双向光谱光传输中的元素下标，则有m＝(p-1)U+u,n＝(q-1)V+v,M＝PU,N＝QV，采集到的图像像素可以表示为I_n＝∑_mT_nmL_m；S6：将所述双向光谱光传输矩阵分解为空间光传输矩阵和光谱光传输矩阵的张量积，使用全光谱由粗到细确定所述目标场景像素的采集顺序；S7：在第一空间分辨率的级别上，采集完备的第一光谱光传输其中B_k为基矩阵；S8：对第一光谱光传输进行稀疏重建，以恢复完备的第二光谱光传输T_pq＝∑_kκ_kB_k；S9：根据所述双向光谱光传输采集方程得到探测矩阵Ψ，其中Ψ＝∑_kl_k(r_k)^T，l,r分别为光照与相机的空间加光谱的三维编码。