基于双CMOS的多光谱成像系统设计研究

《基于双CMOS的多光谱成像系统设计研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、维普资讯http://www.cqvip.com第28卷第2期云南师范大学学报Vo1．28No．22008年3月JournalofYunnanNormalUniversityMar．2008基于双CMOS的多光谱成像系统设计研究孙波，杨卫平，侯德东，张培，冯洁，徐楠，孙娅妮，罗熙，石俊生(1．云南师范大学物理与电子信息学院，云南昆明6500922．红河学院，云南蒙自661100)摘要：传统摄影术所记录和复制的图像数据颜色是基于同色异谱原理的颜色复制技术，虽然能够提供高分辨率的图像，但是由于同色异谱现象，不能实现颜色的真实复制。文章利用多光谱成像技术，设计一个多光谱成像系统，根据系统对目标

2、的数字响应，采用适当的算法，来重建其光谱维信息。关键词：CMOS；滤光片；多光谱中图分类号：0432．3文献标识码：A文章编号：1007—9793(2008)02—0032—05现代与颜色有关的产业对彩色图像的复制，在需要高分辨率的同时，也要求有高的颜色复制精度。物体表面颜色主要是由物体表面的光谱反射比所决定的，而光谱反射比是不依赖于客观环境和观察者而存在的固有的物理特性。如果在颜色复制过程中，记录下物体表面的光谱反射比，那么就可以实现准确的颜色复制。用多光谱图像估计光谱反射比这种方法具有效率高、非接触测量、视场大、景深大、结构简单、造价低等优点。多光谱成像技术在测量范围、多光谱成像系统

3、、光谱估计方法上都有了很大的扩展和创新⋯，被广泛地应用于远程诊断系统、医学图像l2]、博物馆图像分析和电子复制-4j、化妆品、药品、高精度彩色打印-9、电子商务和计算机图形图像_l。。等领域，以不依赖于观察条件的颜色复制成为全世界许多颜色研究人员致力解决的问题。1系统设计方法文章旨在建立一个成本低、效率高和实用的多光谱成像系统模型。1．1系统组成系统主要部分由滤光片、CMOS摄像头和分光镜组成。在选择照明光源时，要保证光源的均匀性，有高的发光效率，同时保证光谱功率分布合理和光源的稳定性。本实验所用的光源是比色灯箱中的D65光源。CMOS摄像头是系统的图像输入设备，系统采用两只CMOS，一

4、只彩色CMOS，一只黑白CMOS。系统中所使用的滤光片为宽带滤光片。收稿Et期：2007—09—12基金项目：国家自然科学基金(60668001)、云南省自然科学基金(2005FOO33M)、云南省教育厅科学研究基金(07C50332)资助项目．作者简介：孙波(1981一)，男，山西省怀仁县人，硕士研究生，主要从事光谱学方面研究．维普资讯http://www.cqvip.com第2期孙波，等：基于双CMOS的多光谱成像系统设计研究·33·舶lrrorL1L2图1多光谱成像系统示意图Fig．1Diagramofthemulti—spectralimagingsy~em图1所示装置中的Mir

5、ror是一块半反半透玻璃，Cameral是黑白CMOS，Camera2是彩色的CMOS。拍摄过程中，要在CMOS前分别装上镜头。当不加滤光片时，系统可以获得4个通道的信息，其中一个通道是通过Cameral得到的灰度信息，另外三个通道是通过Camera2得到的RGB值。1．2实验方法设计本实验选用GretagMacbethColorChecker作为样本，它包括24块色块，其中有6块灰度色块，18块彩色色块。已经测得每个色块的光谱反射率，波长间隔是10nm，波长范围是400nm一700nm。实验过程是在暗室中进行，以确保实验条件的严格受控。将仪器按图1的光路图进行布置。放置成像目标的框架要

6、有一定刚性，避免不同通道获取时产生较大几何位置移动。在不加滤光片时，系统可以获得四个通道的信息。Cameral用来采集灰度信息，以增加亮度值，Camera2用来采集彩色信息，可以获得三个通道的信息，既R、G、B值。在实验中，对GretagMacbethColorChecker中的24块色块进行拍摄，对于每一个色块，通过两个摄像头和添加不同的滤光片的组合，可以得到足够多的信息。2实验结果实验中通过Cameral得到黑白图像，由Camera2得到彩色图像，然后依次在Camera2前上宽带滤光片，每换一片就可以增加三个新的通道，并且进行相应的拍摄。实验中用到的宽带滤光片有QB2(青蓝色)、LB

7、6(绿色)、JB9(金黄色)、CB1(橙色)。拍摄的图片如下图所示：一一一(a)无滤光片(b)加QB2滤光片(C)加LB6滤光片(d)加JB9滤光片(e)加CBI滤光片(f)灰度通道图2系统拍摄的图片Fig．2Picturesimagedbythesy~em．(a)Nofilter；(b)WithQB2filter；(C)WithLB6filter；(d)WithJB9filter；(e)WithCB1filter；(f)Greyc