一种多光谱相机色彩校正方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种多光谱相机色彩校正方法，可广泛应用于航空航天遥感领域。
【背景技术】
[0002] 多光谱相机在航空航天遥感领域中的应用越来越广泛。随着对遥感器高分辨率、 高性能要求的不断增强，大口径、长焦距线阵相机及大视场长焦距面阵多光谱相机在航空 航天遥感领域的重要性越来越高。
[0003] 多光谱相机的谱段设置一般为红、绿、藍和近红外四个谱段，其中将红、绿、藍谱段 分别命名为B1、B2、B3谱段。真彩色遥感图像由红、绿、藍谱段合成，且被摄物体的颜色尽可 能如实地显示出来。真彩色遥感图像比灰度图像提供更多信息，因光源、大气层、遥感相机 本身因素等的制约，得到的彩色遥感图像并未如期的再现真实地物的颜色，存在着一定程 度的色偏，严重地影响了数据表达信息的可靠性和有效性。传统的遥感图像处理是对各个 波段在实验室和飞行中进行福射校正，该种福射校正增加了遥感相机的复杂性，另外，福射 校正对于中性色校正精度很好，但对于彩色误差较大。
[0004] 国内目前商业面阵数码相机色彩校正的方法是使用基于"D65光源+反射式标准 色板"的标准灯箱来完成的。面阵数码相机通过调焦对标准灯箱中的反射式标准色板进行 成像，读取图像中对应色块的RGB值，和标准灯箱中标准色板对应色块的标准色度值之间 建立一张相互转换的查找表，它可W用来将数码相机拍摄的RGB文件的某一点映射到对应 的色度空间上，进而实时对拍摄图片进行色彩校正。部分短焦距面阵遥感相机也采用类似 的色彩校正方法。
[0005] 线阵航天遥感多光谱相机及大视场长焦距面阵航空遥感多光谱相机因为成像方 式和焦距的因素，导致标准色板测试距离要求较大，在实验室无法完成测试工作，上述使用 反射式标准色板进行成像测试的方法不再适用；综合考虑相机口径、视场和焦距等性能的 需求，分别制作不同色彩的大口径单色标准板工艺难度大、费用高，此种方法也不可行。此 夕F，该类遥感相机各多光谱谱段可设置参数较多，都会导致对应谱段输出DN值的变化，给 色彩校正造成了较大的困难。对于大视场长焦距面阵多光谱相机同样存在上述类似的问 题。
【发明内容】
[0006] 本发明解决的技术问题是；克服现有技术的不足，提供一种多光谱相机色彩校正 方法，W保证最终色彩校正的准确性和稳定性。
[0007] 本发明的技术方案是：一种多光谱相机色彩校正方法，设及的系统包括积分球光 源、透射式24色标准色板、带开孔的挡光板、平行光管、光谱福射计；积分球光源出射的光 束经过透射式24色标准色板上的色块及带开孔的挡光板，到达平行光管焦面处，经平行光 管准直后入射到被测多光谱相机或光谱福射计，进而获得原始数据及图像；所述带开孔的 挡光板上的开孔大小与透射式24色标准色板上的一个色块大小一致；步骤如下：
[000引 1)由积分球光源出射的光经过平行光管准直后，生成平行光；
[0009] 2)将被测多光谱相机架设于平行光管出光口后，调整被测多光谱相机高度、俯仰 角及方位角，使透射式24色标准色板上的色块A在被测多光谱相机上成像；所述色块A为 透射式24色标准色板上灰度色块中透过率第二高的色块；调整积分球光源输出功率，使被 测多光谱相机各谱段均处在线性响应区域，并固定积分球光源的输出功率；
[0010] 如移开被测多光谱相机，将光谱福射计架设于平行光管出光口后；调整光谱福射 计的高度、俯仰角和方位角使光谱福射计与平行光管共轴；
[0011] 4)调整透射式24色标准色板不同色块位置，使用光谱福射计采集透射式24色标 准色板上每一个色块对应的光谱福亮度和CIE-xyz坐标系下的色度坐标；
[0012] 5)建立色彩校正系数、多光谱相机等效福亮度、多光谱谱段色彩合成后的R、G、B 值的关系方程，并计算获得色彩校正系数；所述关系方程如下：
[001 引
[0014]其中，Lm~Lc3为被测多光谱相机接收到的透射式24色标准色板某一个色块区域 的等效福亮度
为多光谱相机色彩校正系数矩阵；R、G、B分别为各谱段色彩 合成后最终的R、G、B分量值；
[001引所述步骤W中Lbi~LB3的计算过程为：
[0016]
[0017]其中，L(A)为光谱福射计标定平行光管出射光的光谱福亮度数据；Rbi(A)为被 测多光谱相机Bi谱段的相对光谱响应曲线。
[001引所述步骤5)中R、G、B的计算过程为：
[0019]
[0020] 其中
，X，y，Z为CIE-xyz坐标系下的色度坐标。
[0021] 本发明与现有技术相比的有益效果：
[0022] (1)首次使用"透射式24色标准色板+平行光管"的方式实现了对航空航天遥感 多光谱相机的色彩校正。解决了长焦距、大视场航空航天遥感相机色彩校正中测试距离较 大、大口径反射式标准色板加工工艺难度大及费用高等难题。
[0023] (2)在数据处理的模型建立中，将多光谱相机谱段色彩合成后最终的R、G、B分量 值和B1~B3各谱段的相机输入等效福亮度建立关系，避免了调节待测相机DN值输出的可 设置参数较多给色彩校正工作所造成的困难。
[0024] (3)本发明有助于提高航空航天遥感多光谱相机图像真彩色的合成精度。
【附图说明】
[0025] 图1为本发明色彩校正测试光路示意图。
【具体实施方式】
[0026] 先对色度学基础理论作简单介绍。物体的颜色可W分为本身发光的和本身不发光 的两大类。前者称为光源色，后者称为物体色。根据色度学原理，无论是光源色还是物体 色，其颜色主要取决于直接进入观察者眼睛的光福射的光谱功率分布。计算颜色=刺激值 狂Y幻的一般公式为
[0027]
(1)
[002引 式中；X，Y，Z--颜色S刺激值；
[0029] K--归一化因数；
[0030] 4>(A)--直接进入观察者眼睛的光福射的光谱功率分布；
[0031] 巧i).巧--标准色度观察者光谱S刺激值；
[0032] AX--波长间隔。
[0033] 滤光玻璃的颜色属于透射物体色。因此，它的颜色取决于照明光源的相对光谱功 率分布S(A)和玻璃本身的光谱透射比T(A)，即4 (A) =S(A) .T(A)。于是可W把 公式（1)改写为：
[0034]
[0036] 根据公式（2)计算出颜色=刺激值。再由公式（3)计算出色度坐标（CIE-xyz坐 标）。