[发明专利]一种利用多光谱图像进行彩色相机辐射定标的方法

说明书

本发明公开了一种利用多光谱图像进行彩色相机辐射定标的方法，即求解彩色相机的逆相机响应函数和光谱敏感函数。该方法包括以下步骤：寻找隐含在多光谱图像像素之间的本征线性关系，通过从彩色(RGB)图像中恢复该本征线性关系得到逆相机响应函数的初始估计，然后通过已有数据交替迭代求解耦合在RGB图像中的光谱敏感函数和逆相机响应函数。本发明使用多光谱图像提供的场景光谱信息，减少了传统方法因使用信息不准确所产生的误差，提高了相机的辐射标定精度，并可同时得到逆相机响应函数和光谱敏感函数两种标定信息。

技术领域

本发明涉及彩色相机的辐射定标，可以在已知场景多光谱图像信息的条件下精确获得彩色相机的逆相机响应函数和光谱敏感函数。

背景技术

获取准确的彩色相机的辐射定标信息有助于许多图像处理算法的实施，如多光谱成像，光照估计，颜色矫正等。由于相机制造商通常并不提供这些信息，因此相机逆响应函数和光谱敏感函数需被准确地估计。

相机响应函数将相机传感器得到的辐照度转换为图像的亮度。为了增强采集图像的视觉效果，相机响应函数在大多数相机中是非线性的，而逆相机响应函数的作用是消去这种非线性的映射，还原场景原始的颜色信息。S.Lin,等人在文献【“Radiometriccalibration from a single image,”in Proceedings of IEEE Conference onComputer Vision and Pattern Recognition,938–945,IEEE(2004).】中提出在RGB图像边界处的颜色线性分布的假设，并通过线性化图像边界处的颜色分布来求解相机逆响应函数。由于受到图像分辨率及场景复杂度等因素的影响，该假设并不贴合实际，因而估计结果往往不够准确。B.Wilburn,等人在文献【“Radiometric calibration using temporalirradiance mixtures,”in Proceedings of IEEE Conference on Computer Vision andPattern Recognition,1–7,IEEE (2008).】中提出具有运动模糊的物体在图像边界上存在时间维度上的光线混合，逆相机逆响应函数可以通过将运动模糊边界处的亮度线性化递变求得。然而其求解精度仍然受到图像质量及运动模糊形态等因素的影响。

光谱敏感函数描述了相机传感器对场景在可见光波段的光谱辐射信息的融合退化过程。准确的获取光谱敏感函数有助于更好地研究场景的颜色信息。J. Jiang,等人在文献【“What is the space of spectral sensitivity functions for digital colorcameras,”in IEEE Workshop on Applications of Computer Vision,168–179, IEEE(2012).】中提出通过拍摄标准色卡，以及利用线回归的数学方法来求解光谱敏感函数。然而该方法的应用场景受限，无法对任意场景拍摄得到的彩色图像进行计算，且需要知道场景光源的光谱信息来提升求解精度。S.Han,等人在文献【“Camera spectral sensitivityestimation from a single image under unknown illumination by usingfluorescence,”in Proceedings of IEEE Conference on Computer Vision andPattern Recognition,805–812,IEEE(2012).】中利用荧光物质在不同光源下发射的光谱只存在幅度差异这一特性，将荧光物质加入拍摄场景中，并从对应的彩色图片中估计出光谱敏感函数。该方法无需事先知道拍摄场景光源的光谱，却限制场景要包含荧光物质，这在很大程度上降低了该方法的实际应用性。

发明内容

本发明的目的在于针对现有彩色相机辐射定标算法精度不高，应用场景受限等问题，提出了一种利用多光谱图像进行彩色相机辐射定标的方法，可同时得到准确的相机逆响应函数和光谱敏感函数。