1. 研究目的与意义
成像系统受到光学器件几何因素、机位变化等因素影响，图像往往产生几何畸变与空间变形。而高光谱成像系统在较宽的光谱波段进行成像，受物理规律约束，当成像波段变化时，光学系统的折射率也随之变化，因此高光谱成像系统的几何标定更为复杂。本课题提出一种针对高光谱成像系统的几何标定方法，利用该方法分别对可见近红外及短波近红外系统进行几何标定，并对标定质量进行客观定量评价。
2. 国内外研究现状分析
王海华在农产品线扫描高光谱成像系统中考虑了集成部件调整顺序、扫描速度控制、导轨偏移校正、光谱图像变形标定等方面。巧妙运用了棋盘格，例如：通过棋盘格锐边完全竖直判断CCD相机与光谱仪对齐；通过图像中棋盘格横纵向方格的边长长度调整合适的扫描速度；在灯光上，氪气灯标准值与通过二项校正公式标定的波长基本一致，R达到0.99997,绝对偏差基本小于0.7nm。Weilin Wang也利用类似的方法，在A4透明胶片上打印了1313的棋盘格图案，将胶片安装于Teflon薄板上来创建目标，调整成像仪与目标的距离，直至目标完全成像，覆盖棋盘目标的1113个网格。在波长950nm到1700nm上，每隔50nm扫描20次，利用公式将所有得到的光谱图像转换为相对反射率图像，对每幅合成光谱提取16幅波段图像，再进行几何标定。对于透镜和径向透镜畸变，X和Y方向的中心线都应该是直线，所以，取X方向中心线上10个交叉点作为10条水平线的参考点，计算X方向上图象畸变；取Y方向中心线上12个交叉点作为12条垂直线的参考点，评估Y方向畸变。Weilin Wang在评估畸变程度时，通过制作X、Y方向各测试线的平均RMSE图，通过两端直线的RMSE值是否远大于中心区域的直线来表明偏差是否主要来自径向透镜畸变，通过平均RMSE远远小于1像素来确定图像位移、失真和放大在光谱轴上是可以忽略的。这些方法对于短波近红外和可见近红外光谱的几何标定有很大帮助。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容:1.制作标定板 2.采集标定板光谱图像 3.对标定板图像进行手工标定 4.评价标定效果。对标定板进行手工标定过程：手工选取标定点；选取标定函数；进行几何变形校正。评价标定效果过程：用手动机器视觉方法提取标定板图像中的参考点；手动（自动）提取标定板标准图像中的参考点坐标、手动提取光谱图像中各波段图像的参考点坐标；评价参考点坐标一致性。研究计划：第一~二周:查找文献，撰写文献综述；第三~四周：撰写、上传开题报告，并初步确定研究计划和拟定研究方案；第五~六周：按照导师要求修改开题报告、改进研究方案；第七~八周：选择标定板，进行图像采集实验若干次；第九~十一周：用软件对采集图像和标准图像进行几何标定，归纳整理结果，分析标定误差，尝试找出原因及规律；第十二~十四周：撰写论文正文部分；第十五周：上传毕业论文，准备毕业答辩。
4. 研究创新点
不仅局限于特定波长的图像标定，本课题将标准图像与各不同波段上的图像进行对比，评价在不同波段上的标定效果，得出波长变化标定图像时的误差大小。
