基于三色相机的多光谱图像获取方法研究

摘要

近年来,随着颜色复制技术及数字成像设备的迅速发展和广泛应用,人们对颜色复制准确性的要求越来越高,所以光谱图像便成为一种研究热点。基于光谱颜色复制技术实现的是光谱匹配,要求原色与再现色的光谱特性一致,即在任何条件下均能保持颜色的色彩再现性能。光谱颜色复制技术能满足光谱颜色再现的要求,它在可见光的范围采用6-31个光谱通道采集颜色信息,而非现今印刷的红、绿、蓝三通道来采集处理颜色信息,以物体的光谱反射率或透射率作为标定颜色的唯一标准,并通过光谱重构及叠印率的预测等来实现颜色的精确控制,实现多通道多光谱图像的重构。
　　本文主要目的是实现三色相机为基础的多通道多光谱图像重构系统搭建,完成数码相机获取得到的数码响应值到颜色光谱反射率的转换。在颜色复制全过程中真正做到“所见既所得”的颜色复制效果,实现颜色复制与设备、介质、标准照明体、观察者的无关性。
　　在研究当中拟合出了系统数码信号值与CCD所受光辐射能量之间的转换方程,通过对数码值的线性校正处理系统重构光谱的准确度得到了很大程度的提高。系统利用校正后数据进行了基于伪逆法的光谱重构和基于基函数法光谱重构实验,并且对基函数的计算方法做了比较,确定了奇异值分解法(SVD)进行求解。通过比较分析两种重构结果发现,在使用伪逆法进行光谱重构时,三色相机6通道重构24个色块平均均方根误差为0.044,色差最小0.94,平均色差为5.273;使用基向量法重构光谱时,三色相机6通道重构光谱的24个色块平均均方根误差0.044,色差最小1.03,平均色差为5.3。实验结果证明本重构系统具有较高的可行性和准确性,也可以证明本文实现的三色相机多通道光谱重构系统就有较好的性能,具有较高的推广应用价值。
　　最后,本文对多通道光谱重构系统做了总结,并且对多光谱技术在高保真印刷、跨媒体出版及颜色管理的应用趋势做了展望。

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目录

第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容

1.4 研究创新处

1.5 技术方案

第2章 颜色科学与视觉主要基础理论

2.1 颜色与视觉

2.2颜色光度特性

2.3同色异谱

2.4色差评价公式

第3章 数据获取

3.1实验环境及样本选取

3.2 图像拍摄条件

3.3 数码相机拍摄步骤

第4章 数码响应值线性校正

4.1 线性校正原理

4.2 校正实验

4.3 线性校正对光谱重构的影响

第5章 光谱重构模型

5.1 伪逆法光谱重构

5.2 基函数法光谱重构

第6章 总结与展望

参考文献

致谢

在校期间发表的学术论文

附录1： Color Checker 重构光谱数据：

附录2：Color Checker 色卡数码响应值