基于高光谱的颜色测量方法研究

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1、硕士学位论文基于高光谱的颜色测量方法研究作者姓名：叶琦指导教师:王跃明研究员）中国科学院上海技术物理研究所学位类别:工学硕士学科专业:信号与信息处理培养单位:中国科学院上海技术物理研究所院2018年6月中国科学院大学研究生学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明或致谢。作者签名：日期：

2、中国科学院大学学位论文授权使用声明本人完全了解中国科学院大学有关保留，使用学位论文的规定，即：学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存学位论文。本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将学位论文提交《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社，编入CNKI学位论文全文数据库并充实到“学位论文学术不端行为检测系统”比对资源库，同意按章程规定享受相关权益。保密论文在解密后遵守此规定。论文作者签名

3、：指导教师签名：日期：年月日ColormeasurementsbasedonhyperspectralimagingmethodAthesissubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofScienceinEngineeringByYeQiSupervisor:ProfessorWangYuemingShanghaiInstituteofTech

4、nicalPhysics,ChineseAcademyofScienceJune2018摘要摘要颜色是确定产品质量和识别物体类型的一个重要依据。现有的色卡、彩色相机、分光光度计等颜色测量方法在测量精度和效率上都有一定的局限性：使用色卡进行人工比对的方法效率低下、精度也十分有限；基于红绿蓝(RGB)原理的彩色相机成像效率高，但其光谱分辨率较为粗糙，无法区分颜色微小的色差；分光光度计有着较好的测色精度，但其只能进行单点的测量，测色效率很低。高光谱成像技术是近四十年来才发展起来的一种全新的遥感成像技术，它具有超多

5、波段、高光谱分辨率、波段窄、光谱范围广和图谱合一等特点，被广泛的应用于地质学、植被科学、农业等各个领域。本课题将高光谱应用于颜色测量领域，设计了一套基于高光谱的颜色测量方法，与现有的测色方法相比，高光谱测色方法能够测量更宽的光谱范围，能够记录更精细的光谱特征，有着更高的测色精度。为了解决区分两种相近颜色非常困难的问题，本课题基于高光谱成像技术的原理，设计并搭建了一套采用棱镜分光的分光方式、互补金属氧化物半导体(CMOS)作为焦平面阵列(FPA)材料的高光谱成像系统，将其应用在颜色测量领域，对国际标准色卡进行

6、成像测谱，验证了使用高光谱成像系统对颜色进行测量的可行性。另外结合高光谱图像数据的特殊性，有针对性的设计了一系列例如非均匀性校正、像元合并、波段合并和辐射归一化等的数据处理算法，将实验获得的丰富的高光谱数据与彩色相机所采集到的颜色信息使用细分波段比较、合并波段比较和光谱角匹配比较三种方式进行定量化的对比，证明了高光谱图像拥有更宽的光谱范围和更精细的光谱特征，能够区分彩色相机不能区分的微小色差，效果十分显著，对于工业生产中颜色测量准确性的提高有着重大的意义。关键词：超光谱和高光谱成像；颜色测量；光谱匹配；光谱

7、反射率IAbstractAbstractColorisanimportantbasisfordeterminingproductqualityandidentifyingobjecttypes.Currentcolormeasurementmethodssuchascolorcards,colorcameras,spectrophotometers,andthelikehavecertainlimitationsinmeasurementaccuracyandefficiency:themethodofma

8、nualcomparisonusingcolorcardsisinefficientandaccuracyislimited;basedonredgreenblue(RGB)principlecolorcameraimagingefficiency,butitsspectralresolutionisrelativelyrough,cannotdistinguishthecolorofthetinycolordi