(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210899385.4 (22)申请日 2022.07.28 (71)申请人 北京空间机电研究所 地址 100076 北京市丰台区南大红门路1号 9201信箱5分箱 (72)发明人 薛芳　张丽莎　刘彦丽　王业超　 钟晓明　赵海博　邓红艳　 (74)专利代理 机构 中国航天科技专利中心 11009 专利代理师 范晓毅 (51)Int.Cl. G01J 3/28(2006.01) G01J 3/02(2006.01) G06K 9/00(2022.01) G06V 10/74(2022.01) (54)发明名称 一种计算光谱成像仪的光谱定标系统及观 测矩阵提取方法 (57)摘要 本发明公开了一种计算光谱成像仪的光谱 定标系统及 观测矩阵提取方法， 可调单色光源发 送单色光经平行光管进入待定标计算光谱成像 仪； 光源控制系统控制可调单色光源按步进值调 节单色光的波长， 图像采集系统采集单色光得到 一组图像序列； 依据图像序列， 计算图像相似度； 绘制图像相似度与波长对应关系曲线； 在图像相 似度与波长对应 关系曲线中， 确定关系曲线的峰 值所对应的波长； 提取峰值对应波长的序列图 像； 根据序列图像， 确定观测矩阵。 发明对计算光 谱成像仪的光谱定标系统及观测矩 阵提取具有 普适性， 且不需要在编码板上引入额外的标示 符， 提高了编码板的空间使用率。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 115326201 A 2022.11.11 CN 115326201 A 1.一种计算 光谱成像仪的光谱定标观测矩阵提取 方法， 其特 征在于， 包括： 可调单色光源(1)发送单色光经平行光管(2)进入待定标计算 光谱成像仪； 光源控制系统(3)控制可调单色光源(1)按步进值调节单色光的波长， 图像采集系统 (4)采集所述单色光得到一组图像序列； 依据图像序列， 计算图像相似度； 绘制图像相似度与波长对应关系曲线； 在图像相似度与波长对应关系曲线中， 确定关系曲线的峰值所对应的波长； 提取峰值对应波长的序列图像； 根据序列图像， 确定观测矩阵。 2.根据权利要求1所述的一种计算光谱成像仪的光谱定标观测矩阵提取方法， 其特征 在于： 所述光源控制系统(3)控制可调单色光源(1)按步进值逐步调节单色光的波长， 图像 采集系统(4)采集得到一组图像序列， 具体方法为： 光源控制系统(3)控制可调单色光源(1)以步进值Δλ从波长λ0调节至λn， 调节至波长λi 时， 图像采集系统(4)采集二维图像， 得到n+1个二维图像组成的图像序列 图像像 素数为X×Y； 其中， λ0为待定标计算光谱成像仪的工作 波长范围的起始波长； λi为待定计算光谱成像 仪的工作波长范围的中间波长， λi＝ λ0+i×Δ λ(i＝1,2， ......， n)； Δ λ为波长调节步进值； λn是待定标计算光谱成像仪的工作波长范围的截止波长； 为单色波长λi下编码板 在探测器上的所属单色图像的灰度值， (x,y)为探测 器上的像元位置； X为图像传感器行方 向像元数， x为图像传感器行方向像元序号； Y为图像传感器列方向像元数， y为探测 器列方 向像元序号。 3.根据权利要求1所述的一种计算光谱成像仪的光谱定标观测矩阵提取方法， 其特征 在于： 所述计算图像相似度， 具体方法为： 计算每幅图像 与第一张二维图像 的图像差 公式为： 计算每个波长图像差 的标准偏差 公式为： 其中， 为 的平均值， 计算公式为： 计算每个波长图像与第一张二维图像的相似度， 计算公式为： 其中， 为每个波长图像差 的标准偏差 。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115326201 A 24.根据权利要求1所述的一种计算光谱成像仪的光谱定标观测矩阵提取方法， 其特征 在于： 所述在图像相似度与波长对应关系曲线中， 确定 关系曲线的峰值所对应的波长， 具体 方法为： (1)在图像相似度 与波长 λi曲线上目测 确定波峰位置 λPj(j＝1,2…M)； (2)在波峰位置附近， 对比λ波峰位置Pj与附近波长λPj±△λ对应的 值大小， 以最大 对应的波长为峰值波长， 其中 △λ为该波长 λPj处的理论 光谱分辨 率； (3)遍历各波 峰， 利用上述步骤获得 与λi曲线上的M处峰值位置及对应波长λPk(k＝ 1,2…M)。 5.根据权利要求1所述的一种计算光谱成像仪的光谱定标观测矩阵提取方法， 其特征 在于： 所述 提取峰值对应波长的序列图像， 具体方法为： 从所述图像序列 中选取波长λi与所对应峰值波长λPk(k＝1,2…M)对应的序列 图像 6.根据权利要求1所述的一种计算光谱成像仪的光谱定标观测矩阵提取方法， 其特征 在于： 所述观测矩阵确定， 具体方法为： 将所述序列图像 按对应波长 λPk从小到大次序构成观测矩阵。 7.一种计算光谱成像仪的光谱定标系统， 其特征在于， 包括： 可调单色光源(1)、 平行光 管(2)、 光源 控制系统(3)和图像采集系统(4)； 光源控制系统(3)与可调单色光源(1)连接， 控制可调单色光源(1)的光照强度和波长； 图像采集系统(4)与待定标计算 光谱成像仪连接， 进行图像采集； 可调单色光源(1)的光源出口一端对准平行光管(2)的入射口； 平行光管(2)的出口端与待定标计算光谱成像仪连接， 出射光垂直进入待定标计算光 谱成像仪的镜 头， 并使待定标计算成像仪的编码板全部位置被均匀照亮。 8.根据权利要求7所述的一种计算光谱成像仪的光谱定标系统， 其特征在于： 所述可调 单色光源(1)由宽谱光源(5)和单色仪(6)组成， 宽谱光源(5)的光源出口对准单色仪(6)的 入光口， 宽谱光源(5)提供覆盖光谱成像仪工作范围的宽谱段光源， 宽谱段光源经单色仪 (6)后形成定标用窄谱段光源。 9.根据权利要求8所述的一种计算光谱成像仪的光谱定标系统， 其特征在于： 所述可调 单色光源的宽谱光源和单色仪 工作范围覆盖待定标计算 光谱成像仪的工作谱段。 10.根据权利要求8所述的一种计算光谱成像仪的光谱定标系统， 其特征在于： 所述单 色仪的光谱 带宽不大于待定标计算光谱成像仪光谱分辨率 1/12～1/10， 且以不大于待定标 计算光谱成像仪光谱分辨 率1/12～1/10的波长间隔连续输出 单色光。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115326201 A 3