高光谱成像数据处理方法以及系统技术方案

本申请公开了高光谱成像数据处理方法以及系统，包括对第一面阵探测器和

【技术实现步骤摘要】
高光谱成像数据处理方法以及系统


[0001]本专利技术涉及一种高光谱成像数据处理方法以及系统，属于仪器仪表

。

技术介绍

[0002]现有技术中的光谱成像仪的光谱范围一般范围较窄
。
例如，基于光栅高光谱成像仪
(PGP)
：光栅高光谱成像仪由成像镜头
、
狭缝
、
分光器件
(PGP:
棱镜
、
光栅
、
棱镜
)、
会聚透镜和探测器组成，该成像仪具有较高的光谱分辨率
。
但是由于光栅二阶衍射的影响，通常只能做到
900nm
‑
1700nm
的波长，并不能做到
500nm
‑
1700nm。
又例如，基于线性渐变滤光片高光谱成像仪
(LVF)
：线性渐变滤光片高光谱成像仪由成像镜头
、
线性渐变滤光片和探测器组成
。
线性渐变滤光片的分光原理是基于
FP
腔干涉分光，其公式为其中
λ
c
为中心波长，
2nh
为两片镜子的厚度，
m
为干涉等级，以中心波长
500nm
和
1000nm
为例，
500*2
＝
1000nm
，
1000*1
＝
1000nm
，也就是说
500nm
的光二级干涉可以在
1000nm
处有响应
(
造成串扰
)
，所以通常只能做到
900nm
‑
1700nm
的波长，并不能做到
500nm
‑
1700nm。
再例如，基于马赛克滤光片高光谱成像仪：马赛克滤光片高光谱成像仪由成像镜头
、
马赛克滤光片和探测器组成
。
马赛克滤光片通常具有
3*3、4*4
和
5*5
三个型号，也就是说其最多也就只有
25
波段
(
通常只能做到波长
1000nm
以内
)
，受像元尺寸和数目的限制无法同时获取高空间分辨率和高光谱分辨，大大降低了应用场景
。
[0003]因此，本领域亟需一种高光谱成像系统以及高光谱成像方法，其可检测的波长范围较为宽泛，应用广泛，适用场景多
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种高光谱成像数据处理方法以及系统，用于解决现有技术中存在的问题
。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高光谱成像数据处理方法，包括以下步骤：
[0006]对第一面阵探测器和
/
或第二面阵探测器进行调节，使得所述第一面阵探测器和所述第二面阵探测器的成像保持一致；其中，所述第一面阵探测器上固定设置有第一线性渐变滤光片，所述第二面阵探测器上固定设置有第二线性渐变滤光片；
[0007]以第一速度移动第一面阵探测器进行数据采集得到第一数据集，其中第一速度与第一面阵探测器的帧频匹配；以第二速度移动第二面阵探测器进行数据采集得到第二数据集，其中第二速度与第二面阵探测器的帧频匹配；其中，第一面阵探测器用于对波长范围在
L1
‑
L2
的第一线性渐变滤光片进行采集，所述第二面阵探测器用于对波长范围在
L2
‑
L3
的第二线性渐变滤光片进行采集，在所述第一线性渐变滤光片和所述第二线性渐变滤光片之间设置有用于基于波长
L2
实现光谱分光的二向色镜；其中，
L1
小于
L2
，
L2
小于
L3
；
[0008]对第一数据集和第二数据集分别进行重构得到对应的第一光谱数据和第二光谱
数据；
[0009]将所述第一光谱数据和所述第二光谱数据进行配准得到三维的高光谱数据
。
[0010]优选地，步骤“对第一面阵探测器和
/
或第二面阵探测器进行调节，使得所述第一面阵探测器和所述第二面阵探测器的成像保持一致”包括：
[0011]将由第一面阵探测器得到的第一图像减去由第二面阵探测器得到的第二图像；若第一图像减去第二图像后无残存图像，则所述第一面阵探测器和所述第二面阵探测器的成像一致
。
[0012]优选地，步骤“对第一面阵探测器和
/
或第二面阵探测器进行调节，使得所述第一面阵探测器和所述第二面阵探测器的成像保持一致”中，通过三拉三顶结构对第一面阵探测器和
/
或所述第二面阵探测器进行调节
。
[0013]优选地，步骤“以第一速度移动第一面阵探测器进行数据采集得到第一数据集，其中第一速度与第一面阵探测器的帧频匹配；以第二速度移动第二面阵探测器进行数据采集得到第二数据集，其中第二速度与第二面阵探测器的帧频匹配”中，
[0014]所述第一速度满足以下公式：
[0015]FPS1*GSD1＝
Vp1，其中
FPS1为第一面阵探测器的每秒工作帧频，
GSD1为第一面阵探测器的空间分辨率，
Vp1为第一速度；
[0016]所述第二速度满足以下公式：
[0017]FPS2*GSD2＝
Vp2，其中
FPS2为第二面阵探测器的每秒工作帧频，
GSD2为第一面阵探测器的空间分辨率，
Vp2为第二速度
。
[0018]优选地，在步骤“以第一速度移动第一面阵探测器进行数据采集得到第一数据集，以第二速度移动第二面阵探测器进行数据采集得到第二数据集”包括：对第一数据集和第二数据集内的连续帧的图像进行图像配准，其中所述图像配准包括：
[0019]对至少两个图像进行特征提取；
[0020]对提取的特征点比较其相似性，设定阈值，留下相似度高的特征点；
[0021]对剩下的特征点进行特征匹配计算仿射矩阵；
[0022]评估配准质量来衡量配准的准确性，从而完成配准
。
[0023]优选地，步骤“对第一数据集和第二数据集分别进行重构得到对应的第一光谱数据和第二光谱数据”中，重构包括以下步骤：
[0024]采集第1帧至第
n
帧的图片，其中不同的颜色代表不同的波段，因为不同帧采集的不同空间，不同波段的图像，所以需要进行切分，将相同波段不同空间的图像进行拼接，也就变成单波段的图像，最后将不同波段的图像进行堆叠，即可得到高光谱的三维数据
。
[0025]优选地，步骤“将所述第一光谱数据和所述第二光谱数据进行配准得到高光谱数据”中的图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高光谱成像数据处理方法，其特征在于，包括以下步骤：对第一面阵探测器和
/
或第二面阵探测器进行调节，使得所述第一面阵探测器和所述第二面阵探测器的成像保持一致；其中，所述第一面阵探测器上固定设置有第一线性渐变滤光片，所述第二面阵探测器上固定设置有第二线性渐变滤光片；以第一速度移动第一面阵探测器进行数据采集得到第一数据集，其中第一速度与第一面阵探测器的帧频匹配；以第二速度移动第二面阵探测器进行数据采集得到第二数据集，其中第二速度与第二面阵探测器的帧频匹配；其中，第一面阵探测器用于对波长范围在
L1
‑
L2
的第一线性渐变滤光片进行采集，所述第二面阵探测器用于对波长范围在
L2
‑
L3
的第二线性渐变滤光片进行采集，在所述第一线性渐变滤光片和所述第二线性渐变滤光片之间设置有用于基于波长
L2
实现光谱分光的二向色镜；其中，
L1
小于
L2
，
L2
小于
L3
；对第一数据集和第二数据集分别进行重构得到对应的第一光谱数据和第二光谱数据；将所述第一光谱数据和所述第二光谱数据进行配准得到三维的高光谱数据
。2.
根据权利要求1所述的高光谱成像数据处理方法，其特征在于，步骤“对第一面阵探测器和
/
或第二面阵探测器进行调节，使得所述第一面阵探测器和所述第二面阵探测器的成像保持一致”包括：将由第一面阵探测器得到的第一图像减去由第二面阵探测器得到的第二图像；若第一图像减去第二图像后无残存图像，则所述第一面阵探测器和所述第二面阵探测器的成像一致
。3.
根据权利要求1或2所述的高光谱成像数据处理方法，其特征在于，步骤“对第一面阵探测器和
/
或第二面阵探测器进行调节，使得所述第一面阵探测器和所述第二面阵探测器的成像保持一致”中，通过三拉三顶结构对第一面阵探测器和
/
或所述第二面阵探测器进行调节
。4.
根据权利要求1所述的高光谱成像数据处理方法，其特征在于，步骤“以第一速度移动第一面阵探测器进行数据采集得到第一数据集，其中第一速度与第一面阵探测器的帧频匹配；以第二速度移动第二面阵探测器进行数据采集得到第二数据集，其中第二速度与第二面阵探测器的帧频匹配”中，所述第一速度满足以下公式：
FPS1*GSD1＝
Vp1，其中
FPS1为第一面阵探测器的每秒工作帧频，
GSD1为第一面阵探测器的空间分辨率，
Vp1为第一速度；所述第二速度满足以下公式：
FPS2*GSD2＝
Vp2，其中
FPS2为第二面阵探测器的每秒工作帧频，
GSD2为第一面阵探测器的空间分辨率，
Vp2为第二速度
。5.
根据权利要求1所述的高光谱成像数据处理方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，兰树明，刘杨，王甜甜，王丽华，
申请(专利权)人：无锡迅杰光远科技有限公司，
类型：发明
国别省市：