微透镜阵列型光谱仪在线辐射标定方法

本发明属于光谱仪技术领域，尤其涉及一种微透镜阵列型光谱仪在线辐射标定方法。

背景技术：

微透镜阵列型快照视频成像光谱仪在实际使用过程中，为了避免光谱条带之间产生重叠，需要让微透镜阵列沿光轴旋转一个角度才能避免重叠。如图1所示，此时数千条光谱条带在ccd探测器上彼此交错，此时ccd探测器的有效像元也彼此交错。另外，由于微透镜阵列发生旋转，此时光谱条带的光斑存在被多ccd像元接收的情况，一部分光谱条带由一列探测器像元接收，一部分光谱条带由多列探测器像元接收。因此光谱质心像元x坐标处的探测器像元的dn值并不能准确反映出实际光谱信息的光强，此外，由于微透镜阵列型快照视频高光谱成像仪系统的像差、分光元件对不同波长光谱的分光特性不一致，以及探测器在加工过程中，由于探测器的加工工艺造成的各像元光强响应能力不一致等原因，因此需要对微透镜阵列型快照成像光谱仪进行精准的辐射标定。

技术实现要素：

本发明为解决上述问题，提供一种微透镜阵列型光谱仪在线辐射标定方法，包括如下步骤：

s1：探测器对所获取到的图像进行自适应阈值选取；

s2：对步骤s1中所划定的阈值进行二值化；

s3：通过连通域算法识别探测器靶面的光谱条带；

s4：通过重心算法计算探测器全靶面的每个光谱条带的横坐标；

s5：分别找出步骤s4中每个光谱条带横坐标最接近的光谱条带像元向量；

s6：对于质心光谱条带像元向量的横坐标和纵坐标都赋值为1，对于其他光谱条带像元向量的横纵坐标全部赋值为0；

s7：对每个质心光谱条带像元向量及该质心光谱条带像元向量的遥感影像像元亮度值dn进行平均强度分析：

其中，d(x，y)为当前像元矩阵的强度值，(x，y)dn为质心光谱条带像元向量(x，y)的有效强度值，(x-1，y)dn、(x-2，y)dn、(x+1，y)dn、(x+2，y)dn为像元(x，y)相邻的四个像元的有效强度；

s8：通过微透镜阵列型光谱仪对标准反射率板、标准吸收率板进行测试并记录此时的标准反射率板dn值、标准吸收率板dn值；

s9：计算上述像元矩阵的有效像元光谱反射率：

优选的，所述d(x，y)值、标准反射率板dn值、标准吸收率板dn值被计算机硬盘储存。

优选的，所述探测器为ccd探测器。

优选的，所述ccd探测器至少设置有两个。

有益效果：本发明提出了一种微透镜阵列型光谱仪在线辐射标定方法，通过自适应阈值选取、有效光斑能量平均化处理、探测器像元光谱反射率校准，对微透镜阵列型快照视频高光谱成像仪ccd探测器接收到的三维光谱图像进行了全靶面的辐射标定。

本发明在微透镜阵列型快照视频成像光谱仪的安装调试过程中，研制一种利用图像处理算法，能够精确、快速、自动地完成三维光谱数据辐射标定，为后续实际应用提供技术保障，实现了微透镜阵列的快照视频高光谱成像仪辐射标定。

附图说明

图1为ccd探测器获取的三维谱图；

图2为探测器光斑强度模拟柱状图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要注意的是，本文使用术语第一、第二、第三等来描述各种部件或零件，但这些部件或零件不受这些术语的限制。这些术语仅用来区别一个部件或零件与另一部件或零件。术语诸如“第一”、“第二”和其他数值项在本文使用时不是暗示次序或顺序，除非由上下文清楚地指出。为了便于描述，本文使用空间相对术语，诸如“内部”、“外部”、“上端”、“下端”、“左侧”、“右侧”、“上部的”、“左”、“右”等，以描述本实施例中部件或零件的方位关系，但这些空间相对术语并不对技术特征在实际应用中的方位构成限制。

为解决微透镜阵列型快照视频高光谱成像仪系统的辐射定标问题。本发明提出了一种微透镜阵列型光谱仪在线辐射标定方法，目的是实现微透镜阵列型快照视频高光谱成像仪系统的面视场光谱辐射标定问题。

如图1至2所示，一种微透镜阵列型光谱仪在线辐射标定方法，包括如下步骤：

s1：探测器对所获取到的图像进行自适应阈值选取。

s2：对步骤s1中所划定的阈值进行二值化；本发明所述的二值化为现有计算手段的一种，二值化就是将图像上的像素点的灰度值设置为0或255，也就是将整个图像呈现出只有黑和白的视觉效果。

s3：通过连通域算法识别探测器靶面的光谱条带，连通域算法为现有技术，本发明主要是通过二值图像的连通域计算方式来进行识别标定。

s4：通过重心算法计算探测器全靶面的每个光谱条带的横坐标；

s5：分别找出步骤s4中每个光谱条带横坐标最接近的光谱条带像元向量，由于每个光谱条带的排列方式问题，所以每个光谱条带都具备各自的横坐标，其中，针对每个光谱条带的横坐标附近都找到一个最接近该横坐标的光谱条带像元向量，获取的图像上有数千条光谱条带，也就相当于有与其对应的数千个横坐标，也就需要获取数千个对应的光谱条带像元向量。

s6：对于质心光谱条带像元向量的横坐标和纵坐标都赋值为1，对于其他光谱条带像元向量的横纵坐标全部赋值为0。

s7：对每个质心光谱条带像元向量及该质心光谱条带像元向量的遥感影像像元亮度值dn进行平均强度分析：

其中，d(x，y)为当前像元矩阵的强度值，(x，y)dn为质心光谱条带像元向量(x，y)的有效强度值，(x-1，y)dn、(x-2，y)dn、(x+1，y)dn、(x+2，y)dn为像元(x，y)相邻的四个像元的有效强度，本发明这样计算是有一定原因的，由于微透镜阵列发生旋转，光谱条带的光斑存在被多ccd像元接收的情况，此时一部分光谱条带光斑被其中一列探测器像元接收，一部分光谱条带光斑被另一列探测器像元接收。因此需将上述步骤中所得光谱条带质心像元向量的像元及其相邻四个像元的dn值进行平均强度分析。

s8：通过微透镜阵列型光谱仪对标准反射率板、标准吸收率板进行测试并记录此时的标准反射率板dn值、标准吸收率板dn值；

s9：计算上述像元矩阵的有效像元光谱反射率：

优选的一种实施方式，所述d(x，y)值、标准反射率板dn值、标准吸收率板dn值被计算机硬盘储存。方便用于以后的计算和储存。

优选的一种实施方式，所述探测器为ccd探测器。

优选的一种实施方式，所述ccd探测器至少设置有两个。需要对整个光谱条带进行探测，所以探测器的数量不能过少。

本发明的主要计算方式为：首先，对探测器所获取到的图像进行自适应阈值选取，然后通过二值化算法，联通区算法、重心提取算法求取光谱条带有效横坐标，微透镜阵列发生旋转，光谱条带的光斑存在被多ccd像元接收的情况下，提出了将光谱条带矩阵重心位置矩阵的横坐标为x的像元及其横坐标x-1，x-2，x+1，x+2相邻四个像元的dn值求和，并进行平均强度分析，最后通过实现探测器全靶面有效光谱条带的全谱段辐射标定。

以上实施例不局限于该实施例自身的技术方案，实施例之间可以相互结合成新的实施例。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明技术方案的范围内。