基于相对辐射定标的高光谱成像去条带噪声方法研究

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推扫式高光谱成像因其独特的扫描方式、便于实现在线检测,已成为当前农林产品质量检测的一项重要技术。然而这种成像方式通常会产生条带噪声,不但使图像质量下降,而且对图像后续处理产生一定的影响。本文研究了逐波段逐像素相对辐射定标的方法(以下简称相对定标法)。在论述推扫式高光谱成像条带噪声产生机理及传统消除方法的基础上,本文设计了一种采用多个标准反射率板进行逐波段相对辐射定标的方法,该方法基于最小二乘法,利用不同反射率标准板的反射率值与CCD输出值,采用多项式拟合出接近于各波段逐像元真实响应函数的拟合响应函数;选取每一波段图像中的任一像元作为参考,将其余像元与参考像元的拟合响应函数做差,并作为其余像元的补偿函数,再采用样本的输出值加补偿值的方法校正样本。对相对定标法的有效性进行验证。选用背景均匀的99%标准反射率板为试验对象,将相对定标法与传统的矩匹配法、傅里叶变换法进行比较,采用主观评价与定量分析的方法验证相对定标法的有效性。对比研究表明,此方法不仅能消除图像的条带噪声,还能真实反映图像处理前的灰度分布,不会产生新的噪声,获得的条带系数最大值明显低于原始图像。对相对定标法应用案例进行分析研究。以橙子切片、猪肉切片等背景复杂的实际样本为例,首先分别采用相对定标法、矩匹配法和傅里叶变换法对橙子切片、猪肉切片进行去条带处理。对它们的原始图像和处理后图像进行反射率校正,用四阶标准反射率板各反射区的均值与参考值的绝对误差评估校正结果,以验证相对定标法的实用性。对比分析结果显示,采用相对定标法能有效消除条带噪声,能够将校正后的反射率误差降到最低。本文提出的相对定标法为消除条带噪声提供了一个全新的方法,同时为提高后续指标空间可视化精度奠定了基础。
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