一种剔除光谱图像噪声点的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种剔除光谱图像噪声点的方法，首先对每一帧图像根据光谱能量是否满足第一预设条件来判断各单帧图像中的噪声点并将其进行剔除；通过获取剔除噪声点后的各单帧图像在同一波长处的各个能量值，将满足第二预设条件的能量值作为各单帧光谱图像的光谱响应曲线在相应波长处的能量值，以完成剔除光谱图像中的噪声点。本申请的技术方案采用二次去噪，即单帧图像横向去噪，多帧图像纵向比较去噪，有效的去除光谱图像的噪声点，规避噪声对光谱响应曲线的影响，从而获得准确度高的光谱图像。此外，本发明专利技术实施例还提供了相应的实现装置，进一步使得所述方法更具有实用性，所述装置具有相应的优点。

Method and device for removing noise points of spectral image

The embodiment of the invention discloses a method for eliminating spectral image noise points. Firstly, each frame image according to the spectral energy meets the first preset conditions to determine the noise points in a single frame image and its elimination; through the single frame image obtained after eliminating the noise point of each energy at the same wavelength the value will meet second preconditions of energy value as the spectral response curve of single frame image in the corresponding wavelength of the energy value, to complete the eliminating noise in the image. The technical scheme for using two single frame image denoising, the denoising of transverse, longitudinal comparison of multi frame image denoising, image noise points removal spectrum effectively, avoid the influence of noise on spectral response curve, and get the spectral image with high accuracy. In addition, the embodiment of the invention also provides a corresponding realization device, which further makes the method more practical.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及成像光谱仪应用
，特别是涉及一种剔除光谱图像噪声点的方法及装置。
技术介绍
传统的成像系统只能获得目标景物的空间图像信息，传统的光谱仪是通过得到随着波长变化的辐射强度曲线的光谱信息来确定物质特性，从而得到目标光谱信息。成像光谱技术将光学成像技术与光谱探测技术相结合形成了新型遥感技术，解决了传统光学成像仪有像无谱和传统光谱仪有谱无像的问题。噪声可以理解为“妨碍人们感觉器官对所接收信息理解的因素”，例如，对于一副光谱图，其平面亮度分布假定为f(x，y)，那么对其接收起干扰作用的亮度分布R(x，y)，即可称为该光谱图的噪声。由于成像光谱仪常用于探测距离较远，接收目标辐射能量较弱，而在成像过程中又由于各种噪声的影响，使得目标信息淹没在噪声中，从而降低了仪器的探测能力。为了获取高质量的图像，很有必要对图像进行去噪处理，尽可能在保持原始图像信息完整性(即主要特征)的同时去除信号中无用信息。举例来说，在LIBS激光诱导击穿光谱技术系统中，理想状况下，中阶梯成像光谱仪的一维光谱响应曲线如图1所示。图2为实际获得的一维图图谱，九条曲线分别是对同一物质九次连续测量光谱数据，图中可见，九次测量波峰出现的位置不同(重复性不好)，光谱能量差异较大，难以准确获得该物质的光谱能力响应曲线。这是由于在某些波段内，光谱效应较低，为了提高成像光谱仪光谱效应能量，探测器增益通常设置很高，图像噪声也相应增加，导致采集的有效光谱淹没在噪声中。现有技术中对噪声抑制使用的是中值滤波或均值滤波的方法，但是这些方法都是对单帧图像中的噪声进行抑制，多帧抑制噪声点方法通常采用单帧累加平均的方法，因为单帧图像不可能经过去噪处理后完全去除噪声，通过累加平均势必就会将每一单帧的噪声重新引入，最终图像仍受噪声影响。因此，如何去除成像光谱仪光谱图像中的噪声，从而克服噪声对光谱响应曲线的影响，是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是提供一种剔除光谱图像噪声点的方法及装置，有效的去除光谱图像的噪声点，规避噪声对光谱响应曲线的影响，从而获得准确度高的光谱图像。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供以下技术方案：本专利技术实施例一方面提供了一种剔除光谱图像噪声点的方法，包括：获取成像光谱仪对同一待测物连续采集的多帧光谱图像；根据光谱能量是否满足第一预设条件剔除各单帧光谱图像中的噪声点；根据第二预设条件确定剔除噪声点后的各单帧光谱图像的光谱响应曲线在同一波长处的能量值，将所述能量值代替各光谱响应曲线在相应波长处的能量值，以完成剔除光谱图像中的噪声点。优选的，所述根据第二预设条件确定剔除噪声点后的各单帧光谱图像的光谱响应曲线在同一波长处的能量值包括：获取各单帧光谱图像的光谱响应曲线在同一波长处的能量值；在各所述能量值中任意选取当前计算的能量值对剩余的能量值根据下述公式进行计算：计算符合上述公式的能量值的个数；当符合上述公式的能量值的个数达到预设阈值时，所述当前计算的能量值为各所述单帧光谱图像的光谱响应曲线在相应波长处的能量值。优选的，所述获取各单帧光谱图像的光谱响应曲线在同一波长处的能量值为：将各所述单帧光谱图像的光谱响应曲线叠加在一幅光谱图中；在所述光谱图的任一波长处做一条垂直于横轴的直线，所述直线与各所述光谱响应曲线相交；所述直线与各所述光谱响应曲线的交点为各所述单帧光谱图像的光谱响应曲线在相应波长处的能量值。优选的，所述根据光谱能量是否满足第一预设条件剔除各单帧光谱图像中的噪声点包括：判断各所述单帧光谱图像的光谱响应曲线在各波长处的能量值是否大于相应的预设能量阈值；当判定各所述单帧光谱图像的光谱响应曲线在各所述波长处的能量值大于所述相应的预设能量阈值时，判断在各所述波长的预设邻域内是否有对应的预设个数的能量值大于所述预设能量阈值；反之，各所述波长对应的光谱能量为所述噪声点或背景；当判定在各所述波长的预设邻域内有预设个数的能量值大于所述预设能量阈值，则各所述波长对应的光谱能量不为所述噪声点；反之，各所述波长对应的光谱能量为所述噪声点。优选的，所述各所述波长对应的光谱能量为所述噪声点包括：当判定各所述波长对应的光谱能量为所述噪声点时，用背景代替所述光谱能量，以剔除所述噪声点。优选的，所述预设能量阈值为：式中，T为所述预设能量阈值，peak1为单帧光谱图像的光谱响应曲线直方图中的第一能量峰值，peak2为单帧光谱图像的光谱响应曲线直方图中的第二能量峰值；ave为单帧光谱图像的光谱响应曲线能量的平均值。本专利技术实施例另一方面还提供了一种剔除光谱图像噪声点的装置，包括：获取图像模块，用于获取成像光谱仪对同一待测物连续采集的多帧光谱图像；第一去噪模块，用于根据光谱能量是否满足第一预设条件剔除各单帧光谱图像中的噪声点；第二去噪模块，用于根据第二预设条件确定剔除噪声点后的各单帧光谱图像的光谱响应曲线在同一波长处的能量值，将所述能量值代替各光谱响应曲线在相应波长处的能量值，以完成剔除光谱图像中的噪声点。优选的，所述第二去噪模块包括：获取单元，用于获取各单帧光谱图像的光谱响应曲线在同一波长处的能量值；计算单元，用于在各所述能量值中任意选取当前计算的能量值对剩余的能量值根据下述公式进行计算：并计算符合上述公式的能量值的个数；确定单元，用于当符合上述公式的能量值的个数达到预设阈值时，所述当前计算的能量值为各所述单帧光谱图像的光谱响应曲线在相应波长处的能量值。优选的，所述第一去噪模块包括：第一判断单元，用于判断各所述单帧光谱图像的光谱响应曲线在各波长处的能量值是否大于相应的预设能量阈值；当判定各所述单帧光谱图像的光谱响应曲线在各所述波长处的能量值大于所述相应的预设能量阈值时，进入第二判断单元；反之，各所述波长对应的光谱能量为所述噪声点或背景；第二判断单元，用于判断在各波长的预设邻域内是否有对应的预设个数的能量值大于所述预设能量阈值；当判定在各所述波长的预设邻域内有预设个数的能量值大于所述预设能量阈值，则各所述波长对应的光谱能量不为所述噪声点；反之，各所述波长对应的光谱能量为所述噪声点。本专利技术实施例提供了一种剔除光谱图像噪声点的方法，首先对每一帧图像根据光谱能量是否满足第一预设条件来判断各单帧图像中的噪声点并将其进行剔除；通过获取剔除噪声点后的各单帧图像在同一波长处的各个能量值，将满足第二预设条件的能量值作为各单帧光谱图像的光谱响应曲线在相应波长处的能量值，以完成剔除光谱图像中的噪声点。本申请的技术方案采用两次去噪处理，即单帧图像横向去噪，多帧图像纵向比较去噪，有效的去除谱图中的噪声，一定程度上避免了当探测器增益较高引起的噪声太大从而导致有效光谱淹没在噪声中的问题，规避了噪声对光谱响应曲线的影响，从而获得准确度高的光谱图像，提高了成像光谱仪整体测量精度及系统精度。此外，本专利技术实施例还针对剔除光谱图像噪声点的方法提供了相应的实现装置，进一步使得所述方法更具有实用性，所述装置具有相应的优点。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种剔除光谱图像噪声点的方法，其特征在于，包括：获取成像光谱仪对同一待测物连续采集的多帧光谱图像；根据光谱能量是否满足第一预设条件剔除各单帧光谱图像中的噪声点；根据第二预设条件确定剔除噪声点后的各单帧光谱图像的光谱响应曲线在同一波长处的能量值，将所述能量值代替各光谱响应曲线在相应波长处的能量值，以完成剔除光谱图像中的噪声点。

【技术特征摘要】
1.一种剔除光谱图像噪声点的方法，其特征在于，包括：获取成像光谱仪对同一待测物连续采集的多帧光谱图像；根据光谱能量是否满足第一预设条件剔除各单帧光谱图像中的噪声点；根据第二预设条件确定剔除噪声点后的各单帧光谱图像的光谱响应曲线在同一波长处的能量值，将所述能量值代替各光谱响应曲线在相应波长处的能量值，以完成剔除光谱图像中的噪声点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据第二预设条件确定剔除噪声点后的各单帧光谱图像的光谱响应曲线在同一波长处的能量值包括：获取各单帧光谱图像的光谱响应曲线在同一波长处的能量值；在各所述能量值中任意选取当前计算的能量值对剩余的能量值根据下述公式进行计算：2×Pmi>Pni>Pmi2;]]>计算符合上述公式的能量值的个数；当符合上述公式的能量值的个数达到预设阈值时，所述当前计算的能量值为各所述单帧光谱图像的光谱响应曲线在相应波长处的能量值。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取各单帧光谱图像的光谱响应曲线在同一波长处的能量值为：将各所述单帧光谱图像的光谱响应曲线叠加在一幅光谱图中；在所述光谱图的任一波长处做一条垂直于横轴的直线，所述直线与各所述光谱响应曲线相交；所述直线与各所述光谱响应曲线的交点为各所述单帧光谱图像的光谱响应曲线在相应波长处的能量值。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据光谱能量是否满足第一预设条件剔除各单帧光谱图像中的噪声点包括：判断各所述单帧光谱图像的光谱响应曲线在各波长处的能量值是否大于相应的预设能量阈值；当判定各所述单帧光谱图像的光谱响应曲线在各所述波长处的能量值大于相应的预设能量阈值时，判断在各所述波长的预设邻域内是否有对应的预设个数的能量值大于所述预设能量阈值；反之，各所述波长对应的光谱能量为噪声点或背景；当判定在各所述波长的预设邻域内有预设个数的能量值大于所述预设能量阈值，则各所述波长对应的光谱能量不为所述噪声点；反之，各所述波长对应的光谱能量为所述噪声点。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述各所述波长对应的光谱能量为所述噪声点包括：当判定各所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明佳，朱继伟，崔继承，武治国，尹禄，张锐，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22