光谱重建训练样本选择方法研究

目的研究光谱重建训练样本选择方法及训练样本集样本数量对光谱重建精度的影响。方法以光谱反射率已知的1687个矿物颜料样本为研究对象,搭建真实六通道宽带光谱成像系统并进行标定,利用宽带光谱成像系统对样本进行六通道数字响应值采集并进行校正,通过R-matrix光谱重建方法,对现有以及文中引入和提出的训练样本选择方法的光谱重建精度和计算效率进行比较。结果实验结果表明,分区最大化色域边界描述方法可以较好地应用于光谱成像过程中训练样本选择,其在保证光谱重建精度的同时大大提高了训练样本选择的效率,实验证明文中提出的基于色域最大化思想的训练样本方法,在面向复制的光谱成像流程中也具有一定的实用性。结论研究结果对于光谱成像过程中训练样本选择方法的选择具有一定指导作用。     

基于外部参数正交的葡萄糖近红外漫射光谱温度校正

不同温度下葡萄糖的近红外光谱存在较大差异,故温度干扰将影响葡萄糖浓度的预测精度.本文提出采用基于外部参数正交化的光谱预处理方法,对不同温度下葡萄糖在浑浊介质中的漫射光谱进行温度校正.该方法仅需预先对代表性样品进行不同温度下的漫射光谱采集,即可获得消除温度变量的滤波矩阵,利用该矩阵可以将所有温度下的光谱校正至基准温度水平.该校正方法预先对外部干扰变量单独建立模型,此模型与葡萄糖浓度预测模型的建立是分离的.该方法与温度、葡萄糖浓度混合建模的传统方法相比,复杂度大大降低.针对葡萄糖在浑浊介质中的测量场合,本文提出两种对于温度校正中代表性样品的选取方法,并实验验证了两种方案对葡萄糖在脂肪乳溶液中漫射光谱温度校正的效果.该方法为人体无创血糖测量中的温度校正提供了借鉴.     

多通道图像色彩重建的神经网络算法

为了解决目前多光谱成像设备输出的应用问题,将神经网络算法应用于多通道图像色彩重建。CCD相机加LED光源组成多光谱成像系统,研究其输出的多通道图像中色彩信息的高效转换方法,建立了D50光源下的神经网络转换模型,利用BP神经网络和GRNN对多光谱成像系统进行色彩重建实验。研究结果表明：采用搭建的模型可以得到较高的色度重建精度,更换目标样本色彩重建性能保持稳定。     

基于维纳估计的光谱反射率重建优化算法研究

目的研究光谱反射率重建算法,解决各种物体颜色的光谱反射率重建精度问题。方法通过高精度多光谱成像系统获取实验样本的系统响应值,分光光度计获取样本的光谱反射率,采用Wiener估计法、自适应维纳估计法和提出的优化维纳估计法,对待测样本实验数据进行光谱重建,并评价重建结果。结果在3种光谱重建算法仿真实验中,提出算法的均方根误差平均值为0.0355,平均CIE1976色差为1.4349,优于其他2种算法。结论在光谱重建算法的研究中,基于优化的维纳估计算法可以有效提高光谱的重建精度,可应用于实际的多光谱成像复制中。     

基于数字成像设备的光谱测量精度评价

目的构建基于数字成像设备的光谱测量系统,获得"快速、精确、低成本"的光谱反射比测量结果。方法通过数码相机获取印刷用色表ECI2002的1485个色块的3通道RGB值,根据与待测样本的相似程度对训练样本赋予不同的权重,并引入空间向量余弦度,对可以表征颜色信息的光谱反射比进行重建;同时,针对该测色系统进行镜头畸变校正、光源均匀性校正以及重复性校正。结果在训练样本数为10时,平均色差可以控制在0.62以下,均方根误差可以控制在0.01以下,运算时间可以控制在1 min内。结论构建的数字成像测量系统既可以提高测量精度,又可以提高测量效率,具有工程应用价值。     

一种基于多模式融合的多视点图像颜色校正方法

针对各种多视点成像系统中视点图像颜色不一致的问题,提出了一种基于多模式融合的多视点图像颜色校正方法.该方法通过定义四种通用的线性和非线性校正模式,首先对输入的源图像和参考图像进行视差估计,以视差估计得到的匹配块作为样本,然后对样本分别用四种校正模式进行训练,得到各种模式的校正参数,最后基于最小均方误差准则对各种校正模式进行融合,得到最终的校正图像.实验结果表明,该方法能实现参考图像与校正图像的最小均方根误差,且具有较好的校正效果.     

相似异物的透/反射光谱成像检测新方法

针对复杂背景中相似异物检测难题,提出了一种利用透/反射光谱成像的相似异物检测方法.该方法利用异物与背景不同的透/反射特性差异,根据差异建立不同的成像模式,在不同的成像模式下优选最佳光照波长以区分背景中的异物,以此构建透/反射光谱成像检测系统.以棉花中的白色丝状异物作为实验对象,利用最佳波长透/反射成像系统获取异物图像特征,采用二值化自适应阈值图像处理从背景中提取异物.实验结果表明,在反射光照系数0.74及透射光照系数0.83条件下,该方法对相似异物的检测率达到91%.这一方法为目前相似异物检测提供一条切实可行的新思路.     

一种基于宽度学习的高精度光谱重建方法

目的 研究一种更有效的光谱重建方法,以提升光谱重建的精度。方法 文中提出一种基于宽度学习的光谱重建方法,以包含1 269个色块的孟塞尔亚光数据集和包含289个色块的Agfa IT8.2数据集为实验样本,利用商用彩色数码相机的模拟系统对所提方法进行验证,以光谱均方根误差、光谱拟合优度系数和2种色差公式为算法评价指标,并与现有的光谱重建方法进行了对比。结果 实验结果表明,该方法可实现的平均均方根误差低至0.4%,平均光谱拟合优度系数达到99.9%,平均色差低至0.147和0.112,光谱精度和色度精度都明显优于其他2种方法。结论 基于宽度学习的光谱重建算法可以有效地提高光谱重建的精度,能够实现更高精度的光谱颜色表征和再现的要求。     

非晶硅平板探测器不一致性校正技术

针对非晶硅平板探测器不一致性偏大,导致探测器灵敏度出现非线性的问题,提出了基于探测器像元灵敏度均值的校正方法。此方法基于线性拟合校正的思想,在一定管电压下,改变管电流采集一组探测器基准图像,利用这组图像与其相应均值进行拟合,再把拟合系数作为校正因子对试件成像进行校正。该方法通过缩小校正的输入范围,满足线性系统成立的条件,使非线性问题线性化,实现了各像元点对点的线性校正。实验结果表明,与常规线性校正相比,该方法不仅提高了系统成像的动态范围,而且随着标准差的降低,信噪比相应地提高了近1.3倍。     

一种基于局部回归算法的多组分定量分析方法

文章针对复杂样本吸收光谱重叠或组分之间相互作用导致偏离朗伯一比尔定律的问题提出了一种以灰色综合关联度作为样本相似性判据的多组分定量分析局部回归建模方法,主要内容是对校正集样本的光谱曲线与待测样本曲线进行灰色综合关联度分析,然后以最小预测均方根误差原则选择与待测样本属性相近的样本组成校正子集,最后建立基于校正子集的偏最小二乘回归模型。相比马氏距离方法,灰色综合关联度结合了绝对位置差和变化率两方面因素,能够更为全面的反映样本之间的相似程度。建立实验系统将本方法应用于食用色素苋菜红、胭脂红、柠檬黄和日落黄混合溶液的定量分析中,实验结果表明,该方法优于全局建模方法,尤其在光谱响应与浓度之间的非线性响应段预测精度得到了明显的提升。     

光谱反射率重建技术的研究进展

目的综述目前已有光谱反射率重建技术的研究进展,为光谱反射率重建技术的适用范围更广和精度更高提供科学的研究基础。方法介绍目前已有光谱反射率重建技术的相关方法,并探讨相关方法的优缺点和适用的应用场景,提出相关方法的改进以及未来发展的趋势。结果直接重建法的重建精度相对较低,插值重建只适用于小样本的数据集,基于人工智能技术虽然精度高,在实际应用中也受到局限,组合重建法将各种重建方法按照一定的方式组合起来,并加入相关的修正项进行光谱重建,解决了其他3类方法存在的缺陷,保证了光谱反射率重建精度,解决了真正实际应用需要。结论通过组合的形式解决了在重建光谱反射率过程中遇到的噪声、智能化等问题,通过组合的方法可以解决各自单一方法缺陷,进行互补。     

基于双层动态筛选训练样本的光谱重建算法

目的研究光谱重建过程中训练样本筛选方法对光谱重建精度的影响。方法利用违逆的方法对测试样本Munsell样本和Color Checker SG样本进行光谱重构,训练样本分别选择未经筛选的Munsell样本集、经过动态聚类筛选的和经过文中提出的双重动态筛选的Munsell样本集,然后比较3种样本筛选方法得到的光谱重构精度。结果实验结果表明,经过双层动态筛选的训练样本重构精度无论是均方根误差(RMSE)、拟合优度(GFC)还是不同光源下(A,D50和F2)的色差,明显高于动态聚类分析的样本和未经筛选的样本。结论提出了一种新的样本筛选方法,该筛选方法效果良好,具有一定的先进性。     

Transfer of near-infrared calibration model for determining fiber content in flax: effects of transfer samples and standardization procedure

The transfer of a calibration model for determining fiber content in flax stem was accomplished between two near-infrared spectrometers, which are the same brand but which require a standardization. In this paper, three factors, including transfer sample set, spectral type, and standardization method, were investigated to obtain the best standardization result. Twelve standardization files were produced from two sets of the transfer sample (sealed reference standards and a subset of the prediction set), two types of the transfer sample spectra (raw and preprocessed spectra), and three standardization methods (direct standardization (DS), piecewise direct standardization (PDS), and double window piecewise direct standardization (DWPDS)). The efficacy of the model transfer was evaluated based on the root mean square error of prediction, calculated using the independent prediction samples. Results indicated that the standardization using the sealed reference standards was unacceptable, but the standardization using the prediction subset was adequate. The use of the preprocessed spectra of the transfer samples led to the calibration transfers that were successful, especially for the PDS and the DWPDS correction. Finally, standardization using the prediction subset and their preprocessed spectra with DWPDS correction proved to be the best method for transferring the model.     

光伏标准电池室外一级标定的不确定度分析

利用拉萨地区较好的阳光辐射条件,采用室外直接辐照度标定方法建立了标准光伏电池一级标定试验平台,提出了一级标定试验的实验条件及方法。对一级标定试验入射光辐照度、光谱失配修正、电池短路电流及温度等参数进行了不确定度分析及评定,标定结果具有较高的参考价值。室外一级标定采用绝对辐射计溯源至世界辐射基准,测量结果准确可靠,且具有较好的复现性。     

数字PCR方法准确测量质粒DNA拷贝浓度

中国计量科学研究院（NIM）利用数字PCR技术针对国际比对样品质粒DNA,通过设计2对特异性的引物和探针、优化PCR扩增体系、排除PCR mastermix中的DNA污染,成功建立了定量该质粒DNA的数字PCR方法。比较了采用单重PCR和双重PCR方法定量结果之间的差异,最终实现了对比对样品的定量和不确定度评定。对线性质粒样品的测量结果及其扩展不确定度（k=2）为(8.06±0.55)×10³ copies/mg,该结果在比对参考值不确定度范围内,且与参考值非常接近。     

复杂光照环境下空间目标相对位姿测量方法研究

为解决空间复杂光照环境下可见光相机获取的图像照度不一、信息失真、特征不完整导致的目标 航天器相对位姿求解困难的问题,提出了一种基于图像增强和弧段特征的双目视觉相对位姿测量方法。首先通 过基于带色彩保留的多尺度Retinex（Multi?scale Retinex with Chromaticity Preservation, MSRCP）自适应图像预处理 方法提升空间暗弱光、局部强曝光环境下的图像质量;然后利用基于边缘弧支撑线段的椭圆检测算法提取目标 航天器表面星箭对接环的弧段特征,并拟合得到椭圆轮廓;最后利用双目相机搭建了空间相对位姿测量物理仿 真实验平台,建立双目空间椭圆锥测量模型解算目标的六自由度相对位姿,实现了近距离正常光照和暗弱光照 场景下目标航天器相对位姿求解。实验结果显示：在正常光照场景下,相对位置平均误差优于20 mm,相对姿 态平均误差优于0. 3°;在暗弱光照场景下,相对位置平均误差优于30 mm,相对姿态平均误差优于1°。研究成 果为近距离空间交会对接等在轨服务任务中的目标识别与测量提供了参考,具有技术借鉴价值。