多光譜顏色成像技術及套用研究

《多光譜顏色成像技術及套用研究》是依託浙江大學，由沈會良擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：多光譜顏色成像技術及套用研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：沈會良
• 項目類別：面上項目

項目摘要

多光譜成像技術能夠精確地獲取場景中的顏色光譜信息，在諸多領域具有重要的套用價值。本項目開展多光譜顏色成像及其在紡織顏色管理中實際套用的研究。在多光譜顏色成像方面，提出新型快速濾片輪結構，使得多光譜相機的成像效率得以極大地提高，並從光照及幾何等關鍵環節對多光譜成像系統進行校正，解決多通道圖像模糊及光譜重建的材質相關性問題，為研製通用型高精度成像光譜測量儀奠定基礎。在實際套用方面，首先研究人眼對織物色差的評價特性，提取織物的結構和統計信息，並在此基礎上建立織物圖像顏色質量客觀評價的數學模型；其次研究基於低維度RGB材質數據的高維度光譜材質建模，以及基於共線光源配置的光度立體視覺技術的服裝表面重建，使得服裝表面在典型光譜光照環境下得以高保真再現，從而實現顏色信息在生產環節中的一致性傳遞。通過本項目的研究，期望能為多光譜顏色成像的技術發展及相關實際套用做出一些貢獻。

結題摘要

多光譜顏色成像技術由於能高保真地再現場景的顏色信息，已經在紡織及印刷顏色質量控制、自然界光譜分析、虛擬場景繪製、材料特性分析、模式識別等領域體現出了重要的套用價值。多光譜顏色成像的實現思路是，利用分光技術將可見光波段劃分成較多數目的光譜通道，通過對各通道分別成像來獲取場景的多光譜圖像。目前的分光技術大多基於濾光片輪或液晶可調諧濾光片來實現。為達到工業級實用性，多光譜成像系統需要保證較好的圖像質量並具有較高的光譜重建精度。項目主要研究內容包括科學研究和工程套用兩個部分，其中基礎研究主要包括多光譜圖像恢復、光度立體重建、材質數據分析等內容，工程套用主要包括多光譜成像顏色測量系統研製、紡織面料圖像處理、顏色質量評估等內容。在多光譜圖像恢複方面，針對各成像波段的等效焦距差異引起的圖像模糊問題，研究了多波段圖像聯合去模糊方法；針對濾光片非共面引起的圖像偏移，探討了適用於多光譜圖像的相似性測度並進行有效的多光譜圖像配準；針對多光譜成像時間較長的局限性，研究了快速成像和精確重建方法。在光度立體視覺方面，針對實際物體材質多樣性導致法向估計誤差偏大這一實際問題，研究了物體表面反射特性建模和光源方向域的核回歸方法，提高了表面法向重建精度和計算速度。在材質特性分析方面，研究了雙向紋理函式圖像的快速採集方法，以及材質數據圖像的超解析度重建和光譜重建方法。在工程套用方面，研製了面向紡織成衣業的多光譜成像顏色測量系統，其硬體部分包括積分球、新型濾片輪、光源控制、紫外過濾等模組，軟體部分包括系統校正及顏色測量、顏色質量評估等多項套用功能。該系統獲得了中國紡織工業聯合會科學技術一等獎。概括起來，通過本項目的研究，解決了理論和套用層面的多項關鍵技術問題，研製成功了面向工業套用的多光譜成像顏色測量系統。本項目共發表論文23篇，其中SCI收錄20篇；獲得授權國家專利5項和美國發明專利1項。