本發(fā)明適用于光譜成像，尤其涉及一種馬賽克濾波片與傳感器芯片的耦合方法、系統(tǒng)及存儲介質(zhì)。
背景技術(shù)：
1、光譜成像是對物體在空間上成像的同時獲取到物體的光譜信息。傳統(tǒng)光譜成像方式一般使用分光元件如棱鏡、光柵等進(jìn)行點(diǎn)或線成像，而后通過推掃、多次采集等方法形成面成像，因此傳統(tǒng)光譜成像方式有光路體積大、成像速度慢等缺點(diǎn)，導(dǎo)致其應(yīng)用受限?？煺帐焦庾V成像使用濾波片對入射光進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制后入射光直接進(jìn)入傳感器，然后由算法解出實際光譜，具有體積小，成像速度快等優(yōu)勢，這令其在小型化、實時性要求高的場景中有重要應(yīng)用。
2、現(xiàn)有快照式光譜成像領(lǐng)域存在多種系統(tǒng)架構(gòu)，例如：部分系統(tǒng)采用多個固定濾波片搭配多傳感器的同時成像模式。這種架構(gòu)通過為每個傳感器配置特定波長的濾波片，實現(xiàn)對不同光譜信息的同步采集。然而，該方案存在顯著缺陷：多個傳感器的并列使用會大幅增加設(shè)備的空間占用，導(dǎo)致系統(tǒng)體積龐大；同時，傳感器及配套濾波片的數(shù)量增多，直接推高了硬件成本，在小型化和經(jīng)濟(jì)性方面難以滿足現(xiàn)代應(yīng)用需求。
3、另一種常見架構(gòu)是采用液晶可調(diào)諧濾波片搭配單傳感器的多次成像方式。液晶可調(diào)諧濾波片能夠通過電控方式動態(tài)調(diào)節(jié)透光波長，使單傳感器在不同時刻采集不同波段的光譜信息。與之類似的還有使用多個濾波片組成的濾鏡輪搭配單傳感器的方案，通過機(jī)械轉(zhuǎn)動濾鏡輪切換不同濾波片，實現(xiàn)逐次光譜采集。這兩種方法雖然避免了多傳感器帶來的空間和成本問題，但都存在成像時間長的固有缺陷。由于需要分多次采集不同波段數(shù)據(jù)，整個成像過程的時間顯著增加，難以適應(yīng)快速動態(tài)場景的光譜成像需求。
4、為了保證光譜還原的精度，馬賽克濾波片必須要與傳感器像素精確耦合。濾波片與傳感器像素的精確耦合要求每個濾波片與像素能夠一一對應(yīng)，不能出現(xiàn)多個濾波片對應(yīng)到同一個像素上，否則會形成串?dāng)_，影響光譜還原的精度?，F(xiàn)有技術(shù)中常使用大于像素尺寸整數(shù)倍的準(zhǔn)像素級馬賽克濾波片，在一定旋轉(zhuǎn)角度誤差內(nèi)進(jìn)行貼合，此時可以保證每個濾波片內(nèi)至少有一個像素是精確耦合。然而該方法使用生產(chǎn)過程中的濾波片晶圓和傳感器晶圓進(jìn)行貼合，對工藝、產(chǎn)線的要求高，更重要的是該方法犧牲了絕大部分的傳感器像素，導(dǎo)致成像空間分辨率大幅下降。
5、因此，亟需一種新的馬賽克濾波片與傳感器芯片的耦合方法、系統(tǒng)及存儲介質(zhì)，解決上述技術(shù)問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明提供一種馬賽克濾波片與傳感器芯片的耦合方法、系統(tǒng)及存儲介質(zhì)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)犧牲傳感器像素，導(dǎo)致空間分辨率大幅下降的問題。
2、第一方面，本發(fā)明提供一種馬賽克濾波片與傳感器芯片的耦合方法，包括以下步驟：
3、s1、將馬賽克濾波片與傳感器芯片進(jìn)行固定；
4、s2、獲取馬賽克濾波片的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，根據(jù)所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)計算出參考灰度值分布圖；
5、s3、獲取傳感器圖像，并將所述傳感器圖像按預(yù)設(shè)間隔分割成多個子傳感器圖像；
6、s4、根據(jù)所述參考灰度值分布圖以及多個所述子傳感器圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，得到偏移直方圖；其中，所述偏移直方圖包括水平直方圖和垂直直方圖；
7、s5、通過夾具根據(jù)所述偏移直方圖對所述馬賽克濾波片的位置進(jìn)行調(diào)整，實現(xiàn)所述馬賽克濾波片和所述傳感器芯片之間的耦合。
8、優(yōu)選地，所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)包括光源光譜數(shù)據(jù)、馬賽克濾波片的各個通道對應(yīng)的透過率、窄帶濾波片透過率、傳感器量子效率以及截止片波段范圍。
9、優(yōu)選地，步驟s2中，包括以下子步驟：
10、s21、結(jié)合所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)設(shè)條件計算所述馬賽克濾波片每一通道的灰度值，得到多個通道灰度值數(shù)據(jù)；
11、s22、根據(jù)所述馬賽克濾波片的各個通道的排列順序?qū)⒍鄠€所述通道灰度值數(shù)據(jù)進(jìn)行排列，得到所述參考灰度值分布圖。
12、優(yōu)選地，所述通道灰度值數(shù)據(jù)根據(jù)以下預(yù)設(shè)條件計算得到：
13、；
14、其中，表示所述馬賽克濾波片的第 i個通道的通道灰度值數(shù)據(jù)，表示最小截止片波段范圍，表示最大截止片波段范圍，表示所述光源光譜數(shù)據(jù)，表示所述窄帶濾波片透過率，表示所述馬賽克濾波片的第 i個通道的透過率，表示所述傳感器量子效率。
15、優(yōu)選地，步驟s4中，包括以下子步驟：
16、s41、通過圖像配準(zhǔn)算法計算出所述子傳感器圖像的灰度值分布與所述參考灰度值分布圖在水平方向和垂直方向上的偏移量，得到偏移分布數(shù)據(jù)；
17、s42、根據(jù)所述子傳感器圖像中每一區(qū)域的坐標(biāo)與所述偏移分布數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，得到所述偏移直方圖。
18、第二方面，本發(fā)明還提供一種馬賽克濾波片與傳感器芯片的耦合系統(tǒng)，包括：
19、安裝模塊，用于將馬賽克濾波片與傳感器芯片進(jìn)行固定；
20、校準(zhǔn)模塊，用于獲取馬賽克濾波片的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，根據(jù)所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)計算出參考灰度值分布圖；
21、分割模塊，用于獲取傳感器圖像，并將所述傳感器圖像按預(yù)設(shè)間隔分割成多個子傳感器圖像；
22、配準(zhǔn)模塊，用于根據(jù)所述參考灰度值分布圖以及多個所述子傳感器圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，得到偏移直方圖；其中，所述偏移直方圖包括水平直方圖和垂直直方圖；
23、調(diào)整模塊，用于通過夾具根據(jù)所述偏移直方圖對所述馬賽克濾波片的位置進(jìn)行調(diào)整，實現(xiàn)所述馬賽克濾波片和所述傳感器芯片之間的耦合。
24、優(yōu)選地，所述校準(zhǔn)模塊包括以下單元：
25、通道灰度值計算單元，用于結(jié)合所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)設(shè)條件計算所述馬賽克濾波片每一通道的灰度值，得到多個通道灰度值數(shù)據(jù)；
26、排列單元，用于根據(jù)所述馬賽克濾波片的各個通道的排列順序?qū)⒍鄠€所述通道灰度值數(shù)據(jù)進(jìn)行排列，得到所述參考灰度值分布圖。
27、優(yōu)選地，所述配準(zhǔn)模塊包括以下單元：
28、偏移分布模塊，用于通過圖像配準(zhǔn)算法計算出所述子傳感器圖像的灰度值分布與所述參考灰度值分布圖在水平方向和垂直方向上的偏移量，得到偏移分布數(shù)據(jù)；
29、坐標(biāo)計算模塊，用于根據(jù)所述子傳感器圖像中每一區(qū)域的坐標(biāo)與所述偏移分布數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，得到所述偏移直方圖。
30、第三方面，本發(fā)明還提供一種計算機(jī)設(shè)備，包括：存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運(yùn)行的馬賽克濾波片與傳感器芯片的耦合程序，所述處理器執(zhí)行所述馬賽克濾波片與傳感器芯片的耦合程序時實現(xiàn)如上述實施例中任意一項所述的馬賽克濾波片與傳感器芯片的耦合方法中的步驟。
31、第四方面，本發(fā)明還提供一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)上存儲有馬賽克濾波片與傳感器芯片的耦合程序，所述馬賽克濾波片與傳感器芯片的耦合程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上述實施例中任意一項所述的馬賽克濾波片與傳感器芯片的耦合方法中的步驟。
32、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠根據(jù)參考灰度值分布圖以及多個子傳感器圖像進(jìn)行配準(zhǔn)計算出偏移量，從而對像素級而非準(zhǔn)像素級的馬賽克濾波片進(jìn)行耦合，不犧牲圖像的空間分辨率，不浪費(fèi)傳感器芯片的像素。本發(fā)明采用外置式貼片法將所述馬賽克濾波片與傳感器芯片進(jìn)行耦合，對工藝要求、傳感器芯片要求更低，可以適應(yīng)不同的產(chǎn)線。采用實時監(jiān)測傳感器輸出的方式判斷耦合效果，能保證所見即所得，耦合效果就是實際使用傳感器的效果。相比于使用顯微鏡進(jìn)行逐區(qū)域校準(zhǔn)，本發(fā)明能夠?qū)θ珎鞲衅鞣娴鸟詈闲ЧM(jìn)行實時檢測并給出反饋，并通過夾具實現(xiàn)整個馬賽克濾波片與全傳感器幅面的精確耦合，耦合誤差不超過十分之一個像素。