利用單通道預(yù)濾光片提高彩色相機顯色能力的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及視覺光學(xué)與色度校正領(lǐng)域，具體是一種利用單通道預(yù)濾光片提高彩色 相機顯色能力的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 彩色相機通過彩色C⑶上的Bayer濾光片實現(xiàn)RGB信號的獲取，其獲得的彩色圖 像的顯色能力取決于彩色相機總光譜響應(yīng)曲線與標(biāo)準(zhǔn)觀察者光譜三刺激值曲線的接近程 度。精確控制Bayer濾光片的光譜透過率是困難的事情，綜合考慮CCD光譜響應(yīng)則會有更 大的技術(shù)難度。
[0003] 傳統(tǒng)的彩色相機總光譜響應(yīng)曲線與標(biāo)準(zhǔn)觀察者光譜三刺激值曲線相差較大，它一 般通過在特定光源、特定工作狀態(tài)下拍攝標(biāo)準(zhǔn)色表，經(jīng)后期算法處理實現(xiàn)色度空間標(biāo)定。但 是由于色表的輻射光譜隨光源光譜變化而變化，且色表的色塊個數(shù)不可能覆蓋自然界中的 各種顏色，于是彩色相機只適用于特定光源環(huán)境、特定顏色的的色彩再現(xiàn)，在其它環(huán)境條件 下拍攝圖像容易出現(xiàn)顏色失真。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種利用單通道預(yù)濾光片提高彩色相機顯色能力的方法，以 解決現(xiàn)有技術(shù)彩色相機拍攝圖像與原始圖像顯色色差較大的問題。
[0005] 為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
[0006] 利用單通道預(yù)濾光片提高彩色相機顯色能力的方法，所述彩色相機包括帶有 Bayer濾光片的彩色(XD，以及設(shè)置在彩色C⑶接收光路上的光學(xué)透鏡，其特征在于：在彩色 CCD與光學(xué)透鏡之間加設(shè)單通道預(yù)濾光片，單通道預(yù)濾光片用于修正彩色相機總光譜響應(yīng) 曲線，使彩色相機接近標(biāo)準(zhǔn)觀察者光譜三刺激值曲線。
[0007] 所述的利用單通道預(yù)濾光片提高彩色相機顯色能力的方法，其特征在于：選用最 小二乘法作為評價函數(shù)，以誤差平方和最小為原則，對單通道預(yù)濾光片理論光譜透過率曲 線進行仿真擬合，評價函數(shù)如下：
[0008]
[0009]
[0010]
[0011]
[0012] 其中，為標(biāo)準(zhǔn)觀察者光譜三刺激值，t(A)為單通道預(yù)濾光片光 譜透過率，SR(A)，Ss(A)，SB(A)為帶有Bayer濾光片的彩色C⑶相對光譜響應(yīng)，tlOTS(入） 為光學(xué)透鏡光譜透過率，kXR，kXB，kY，kz為比例系數(shù)，SR (A)，S_CTae (A)，S_CTaB (A)為 彩色相機總光譜響應(yīng)。
[0013] 所述的利用單通道預(yù)濾光片提高彩色相機顯色能力的方法，其特征在于：選用分 光光度計測量光學(xué)透鏡的實際光譜透過率t1OTS (入）。
[0014] 所述的利用單通道預(yù)濾光片提高彩色相機顯色能力的方法，其特征在于：選用 CCD相對光譜響應(yīng)高精度測試系統(tǒng)測量帶有Bayer濾光片的彩色CCD的實際相對光譜響應(yīng) SR(入），SG(入），SB(入）。
[0015] 所述的利用單通道預(yù)濾光片提高彩色相機顯色能力的方法，其特征在于：選用多 個濾光片串聯(lián)組合方式，結(jié)合濾光片膜系設(shè)計，進行單通道預(yù)濾光片實際光譜曲線匹配，得 到單通道預(yù)濾光片的最佳濾光片組合方式。
[0016] 本發(fā)明基于彩色相機研制過程中成本、顯色效果等因素的考慮，提出了增加單通 道預(yù)濾光片修正彩色相機總光譜響應(yīng)曲線的方法，該方法可以降低彩色相機的顯色誤差， 獲得更加真實的彩色圖像。
[0017] 本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比的有益效果包括：
[0018] 1、本發(fā)明提出的預(yù)濾光片校正方法，能夠修正彩色相機總光譜響應(yīng)曲線，使其接 近標(biāo)準(zhǔn)觀察者光譜三刺激值曲線，提高彩色相機的顯色效果；
[0019] 2、本發(fā)明提出的單通道校正方法，同時對相機三色通道進行校正，能夠降低彩色 相機的生產(chǎn)成本。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明所描述的單通道預(yù)濾光片彩色相機系統(tǒng)示意圖。
[0021] 圖2為本發(fā)明所描述的單通道預(yù)濾光片優(yōu)化設(shè)計流程示意圖。
【具體實施方式】
[0022] 如圖1所示，本發(fā)明所描述的單通道預(yù)濾光片彩色相機，包括光學(xué)透鏡1、單通道 預(yù)濾光片2、帶有Bayer濾光片的彩色CCD3。光源照射被測物體，經(jīng)物體反射或透射后，被 彩色相機接收，光線依次經(jīng)過光學(xué)透鏡1、單通道預(yù)濾光片2、帶有Bayer濾光片的彩色(XD 3,經(jīng)色空間矩陣轉(zhuǎn)換，最終得到彩色圖像。單通道預(yù)濾光片用于修正彩色相機總光譜響應(yīng) 曲線，使其接近標(biāo)準(zhǔn)觀察者光譜三刺激值曲線。
[0023] 如圖2所示，本發(fā)明所描述的一種利用單通道預(yù)濾光片提高彩色相機顯色能力的 方法，包括如下步驟：
[0024] 1、選用分光光度計，測量光學(xué)透鏡的實際光譜透過率；
[0025] 2、選用CCD相對光譜響應(yīng)高精度測試系統(tǒng)，測量帶有Bayer濾光片的彩色CCD的 實際相對光譜響應(yīng)；
[0026] 3、選用最小二乘法作為評價函數(shù)，以誤差平方和最小為原則，對彩色相機總光譜 響應(yīng)曲線進行仿真擬合，得到預(yù)濾光片理論設(shè)計曲線；
[0027]
[0028]
[0029]
[0030]
[0031] 其中，為標(biāo)準(zhǔn)觀察者光譜三刺激值，t(A)為單通道預(yù)濾光片光 譜透過率，SR(A)，Ss(A)，SB(A)為帶有Bayer濾光片的彩色C⑶相對光譜響應(yīng)，tlOTS(入） 為光學(xué)透鏡光譜透過率，kXR，kXB，kY，kz為比例系數(shù)，S_CTaR (A)，S_CTae (A)，S_CTaB (A)為 彩色相機總光譜響應(yīng)；
[0032]4、選用多個濾光片串聯(lián)組合方式，結(jié)合濾光片膜系設(shè)計，進行預(yù)濾光片實際光譜 曲線匹配，得到最佳濾光片組合方式。
【主權(quán)項】
1. 利用單通道預(yù)濾光片提高彩色相機顯色能力的方法，所述彩色相機包括帶有Bayer 濾光片的彩色(XD，以及設(shè)置在彩色C⑶接收光路上的光學(xué)透鏡，其特征在于：在彩色CXD 與光學(xué)透鏡之間加設(shè)單通道預(yù)濾光片，單通道預(yù)濾光片用于修正彩色相機總光譜響應(yīng)曲 線，使彩色相機接近標(biāo)準(zhǔn)觀察者光譜三刺激值曲線。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用單通道預(yù)濾光片提高彩色相機顯色能力的方法，其特征 在于：選用最小二乘法作為評價函數(shù)，以誤差平方和最小為原則，對單通道預(yù)濾光片理論光 譜透過率曲線進行仿真擬合，評價函數(shù)如下：其中，丨為標(biāo)準(zhǔn)觀察者光譜三刺激值，t(A)為單通道預(yù)濾光片光譜透 過率，SR(A)，SG(A)，Sb(A)為帶有Bayer濾光片的彩色CCD相對光譜響應(yīng)，tlens(A)為光 學(xué)透鏡光譜透過率，kXR，kXB，kY，kz為比例系數(shù)，SR (A)，S_CTae (A)，S_CTaB (A)為彩色 相機總光譜響應(yīng)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用單通道預(yù)濾光片提高彩色相機顯色能力的方法，其特征 在于：選用分光光度計測量光學(xué)透鏡的實際光譜透過率tlOTS (A)。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用單通道預(yù)濾光片提高彩色相機顯色能力的方法，其特征 在于：選用CCD相對光譜響應(yīng)高精度測試系統(tǒng)測量帶有Bayer濾光片的彩色CCD的實際相 對光譜響應(yīng)SR(A)，Ss(A)，Sb(入）。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用單通道預(yù)濾光片提高彩色相機顯色能力的方法，其特征 在于：選用多個濾光片串聯(lián)組合方式，結(jié)合濾光片膜系設(shè)計，進行單通道預(yù)濾光片實際光譜 曲線匹配，得到單通道預(yù)濾光片的最佳濾光片組合方式。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用單通道預(yù)濾光片提高彩色相機顯色能力的方法，通過優(yōu)化設(shè)計單通道預(yù)濾光片的光譜透過率，使得彩色相機總光譜響應(yīng)曲線最大限度接近標(biāo)準(zhǔn)觀察者光譜三刺激值曲線。通過分析單通道預(yù)濾光片模擬準(zhǔn)確度的影響因素，選用分光光度計測量光學(xué)透鏡的實際光譜透過率；選用CCD相對光譜響應(yīng)高精度測試系統(tǒng)測量帶有Bayer濾光片的彩色CCD的實際相對光譜響應(yīng)；選用最小二乘法作為評價函數(shù)，對單通道預(yù)濾光片光譜透過率曲線進行仿真擬合；選用多個濾光片串聯(lián)組合方式，參考濾光片膜系設(shè)計確定濾光片最佳組合，得到單通道預(yù)濾光片實際光譜透過率曲線。
【IPC分類】H04N17/00, H04N9/04, H04N17/02
【公開號】CN105049841
【申請?zhí)枴緾N201510447558
【發(fā)明人】崔珊珊, 裘楨煒, 洪津, 孟炳寰, 楊偉鋒
【申請人】中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月24日