成像光谱重建及纹理色差客观评估研究

摘要

多光谱成像是获得和显示精确颜色信息的重要技术，原因之一是多光谱图像包含了更多的光谱信息，原因之二是多光谱成像技术很好地克服了同色异谱现象。本文从光谱反射率重建这一成像系统的基本点着手，研究了反射率重建的技术，并针对成像系统聚焦模糊的现象提出了适当的模糊图像恢复技术，最后采用纹理分析方法初步研究了纹理各特性对视觉色差的影响。 维纳估计重建光谱反射率是多光谱成像中最常用的技术，本文在未知样本光谱反射率的前提下，通过自由选择适当的训练样本来求得维纳估计方法中的协方差矩阵，从而达到重建高精度反射率的目的。最后重建结果还同传统的维纳估计在不同信噪比和不同成像通道数情况下进行比较，得出在系统低信噪比或成像通道少于7的情况下，本方法求得的光谱反射率重建图像时，光谱误差和色度误差都较小。 鉴于多光谱成像中不同波段滤光片焦距的差异导致图像模糊的情况，需要采用合适的图像处理方法来恢复图像质量。本文提出对传统Unsharp Mask滤波的高频成分做加权因子修正，使图像在增强细节的同时减少噪声影响，并根据基于人眼视觉特性的质量描述参数Q值来确定最佳参数，从而实现聚焦模糊图像的恢复。且与其它方法相比，经本文所提出方法恢复后的图像在整体上具有更高的清晰度，也与理想清晰图像更为接近。 纹理这一对颜色有着重要影响的因素已成为颜色质量评价和色差估计技术中关注的焦点，本文通过实验也给出了初步的定性和定量的分析结果。定量分析中通过提取多光谱纹理图像的特征统计变量，分析其对明度方向上的视觉色差的影响，并且在分析过程中注意某些统计量之间的相关性，通过SAS软件分析减少相关统计量，以便精简最后的多变量线性回归模型。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1论文的选题背景及意义

1.1.1色度计和分光光度计在测试纹理样本时的局限性

1.1.2多光谱成像系统及其聚焦模糊的问题

1.1.3图像色差评估

1.2研究现状

1.2.1光谱反射率的重建

1.2.2图像处理中的增强和复原技术

1.2.3纹理织物对色差的影响

1.3论文的主要工作及内容安排

1.4论文创新点

第2章色度学理论回顾

2.1颜色的心理属性

2.2 CIE颜色确定系统

2.2.1光源的能量分布和CIE标准光源

2.2.2 CIE标准观察物体

2.2.3 CIE标准观察者

2.3均匀颜色空间和色差

2.3.1 CIEL*a*b*颜色空间

2.3.2 CIELAB色差公式

2.3.3 CMC(l：c)色差公式

2.3.4 CIE94色差公式

2.3.5 CIEDE2000色差公式

2.3.6色差单位

2.4颜色测试器件

2.4.1同色异谱

2.4.2分光光度计和频谱辐射度计

2.4.3多光谱成像系统

第3章光谱反射率的重建

3.1多光谱成像系统模型

3.2光谱反射率重建方法

3.2.1违逆的方法

3.2.2已知光谱反射率的违逆方法

3.2.3主成分分析的方法

3.2.4维纳估计的方法

3.2.5本文建议的自适应维纳估计方法

3.3光谱敏感度函数估计实验

3.3.1　CCD相机光强和暗电流补偿

3.3.2均立误差和相对均方误差

3.3.3实验中色卡响应和反射率的求取

3.3.4实验用光谱响应度函数的估计

3.4本文建议的自适应维纳估计方法求光谱反射率

3.4.1模拟数据部分

3.4.2实际数据部分

3.4.3结论

第4章基于改进Unsharp Mask的多光谱模糊图像恢复

4.1灰度变换的图像增强方法

4.1.1线性灰度变换

4.1.2分段线性灰度变换

4.1.3 非分段线性灰度指数

4.2 OUM的图像增强方法

4.3图像退化模型和维纳滤波图像复原方法

4.3.1图像的退化模型

4.3.2维纳滤波图像复原方法

4.4图像质量的评价

4.5本文推荐的改进Unsharp Mask方法

4.5.1图像对准

4.5.2算法描述

4.5.3参数的选取

4.5.4实验结果与讨论

4.5.5结论

第5章纹理色差估计

5.1纹理及纹理特征的定义

5.2 SAS软件

5.3共生矩阵方法提取纹理特征

5.4物理颜色样本的备制及视觉色差实验

5.4.1样本材料

5.4.2使用GOG模型进行CRT色度校正

5.4.3灰卡方法的视觉色差评估

5.5纹理特征与视觉色差的定性分析

5.5.1同一颜色中心纹理图像在不同差值等级的色差分析

5.5.2不同颜色纹理图像在同一差值等级的色差分析

5.6 SAS软件实现纹理特征变量与色差关系的建模

5.6.1不同明度纹理图像对的主成分分析

5.6.2特征主成分分量间相关性分析

5.6.3特征主成分分量与色差进行多变量回归分析

5.6.4预测值及误差估计

5.6.5结论

第6章总结和展望

6.1现有工作总结

6.2将来进一步的工作

参考文献

致谢

攻读研究生期间发表的论文:

附录