光谱传感器标定系统及其标定方法与流程

本发明涉及传感器，尤其涉及一光谱传感器标定系统及其标定方法。

背景技术：

1、近年来，光谱检测技术在消费电子、生物医疗、工业检测等领域的应用日益广泛。计算型光谱传感器通过结合光调制层设计与压缩感知算法，实现了小型化、高分辨率和大带宽的突破，逐步成为行业研究热点。然而，该技术在产业化进程中面临关键瓶颈：由于制造工艺波动和材料特性差异，批量生产的光谱传感器存在显著的光谱响应一致性缺陷，具体表现为光谱偏移、峰值响应偏差等，直接影响光谱重建精度与设备可靠性。

2、传统标定系统采用分光装置结合机械传送带的结构方案，通过物理分光生成单色光并逐点标定传感器响应。该方法存在两大固有缺陷：其一，分光系统受机械运动精度限制，标定效率低下，单台设备标定耗时长达数分钟，难以满足产线节拍需求；其二，分光过程中光路稳定性差，光源强度波动与机械定位误差导致标定重复性不足，实测数据显示同型号设备多次标定的光谱响应矩阵相关系数波动较大。此外，传统方案对宽光谱复合光源的标定能力有限，无法有效校正传感器非线性响应特性，导致实际应用场景下的光谱重建误差无法满足需求。

3、现有技术虽提出了特定光调制层设计，但未解决批量生产中的标定标准化问题。因此，亟需开发一种具备高速标定能力、高精度补偿机制的新型标定系统，以突破产业化瓶颈，确保光谱传感器在复杂工况下的测量一致性。

4、这里的描述仅提供与本发明有关的背景信息，而不必然地构成现有技术。

技术实现思路

1、本发明的一个主要优势在于提供一光谱传感器标定系统及其标定方法，其中所述光谱传感器标定系统可以逐波段获取资源数据，提高资源数据质量，进而降低求解难度和求解误差。

2、本发明的另一个优势在于提供一谱传感器标定系统及其标定方法，其中所述光谱传感器标定系统基于制造误差的量化模型与补偿算法，自动校正光谱偏移和响应偏差，标定重复性误差降低。

3、本发明的另一个优势在于提供一谱传感器标定系统及其标定方法，其中所述光谱传感器标定系统采用宽光谱复合光源与多维度标定模式，解决传统单色光标定无法覆盖传感器非线性特性的问题。

4、本发明的另一个优势在于提供一谱传感器标定系统及其标定方法，其中所述光谱传感器标定系统通过光路复用设计与模块化架构，减少高精度分光器件依赖，设备成本降低，同时支持多传感器同步标定，有助于提升产能。

5、本发明的另一个优势在于提供一谱传感器标定系统及其标定方法，其中所述光谱传感器标定系统建立宽光谱非线性标定模型，通过多阶响应拟合技术实现全区间特性覆盖，提升复杂光照场景下的重建精度。

6、依本发明的一个方面，能够实现前述目的和其他目的和优势的本发明的一光谱传感器标定方法，其中所述光谱传感器标定方法包括如下步骤：

7、s1，提供光源组件，其中所述光源组件包括多个单色光光源，且至少一个单色光光源的亮度根据待标定光谱传感器的采集帧率和光谱响应灵敏度调节；

8、s2，控制所述单色光光源依次生成不同波段的单色光，并确保所述待标定光谱传感器在满帧率下采集数据；

9、s3，通过所述待标定光谱传感器接收所述单色光并获取对应的光信号值；以及

10、s4，基于所述光信号值生成资源数据，所述资源数据用于光谱恢复算法或传感器参数标定。

11、根据本发明的一个实施例，所述步骤s2中，亮度调节的规则为：若当前亮度下所述传感器无法在最小曝光时间内以满帧率采集数据，则按预设梯度逐步增大亮度，直至满足满帧率采集条件。

12、根据本发明的一个实施例，所述步骤s3中，还包括通过至少一个标准检测仪监测所述单色光光源的光谱和强度数据；所述标准检测仪为光谱仪、照度计或亮度计。

13、根据本发明的一个实施例，所述标准检测仪实时监测光源组件生成的光是否出现偏差。

14、根据本发明的一个实施例，所述步骤s4中，所述资源数据包括以下至少一种：光谱响应曲线、神经网络模型中用于光谱恢复的层参数、基于光谱全场景一致性提升大模型生成的端到端一致性资源文件。

15、根据本发明的一个实施例，还包括步骤s5：

16、通过第一检测仪和第二检测仪对所述光源组件的光谱数据进行校验；

17、其中，所述第一检测仪与所述待标定光谱传感器同步接收光信号，所述第二检测仪以点检模式采集数据；

18、通过比对所述传感器、第一检测仪及第二检测仪的数据，判断系统异常并触发校准或报警。

19、根据本申请的另一方面，本申请进一步提供一光谱传感器标定系统，包括

20、系统主体；

21、光源组件，包括多个单色光光源，其中至少两个单色光光源的亮度不同；以及

22、处理模块，用于基于所述待标定光谱传感器接收的光信号值生成光谱恢复算法或标定参数所需的资源数据。

23、根据本发明的一个实施例，进一步包括标准检测仪，所述标准检测仪用以监测或根据需求监测光源组件生成的光是否出现偏差。

24、根据本发明的一个实施例，所述标准检测仪实施为照度计、亮度计、或光谱仪。

25、根据本发明的一个实施例，所述光源组件包括至少8个单色光光源。

26、根据本发明的一个实施例，其中每个单色光光源的半高全宽fwhm≤50nm，且任意两个单色光光源的峰值波长间距≥两单色光光源的fwhm之和的1/5。

27、根据本发明的一个实施例，其中任意两个所述单色光光源的光谱峰值波长间距大于等于两个单色光光源的光谱半高全宽之和的二分之一。

28、根据本发明的一个实施例，所述光源组件为复合光光源。

29、根据本发明的一个实施例，所述标准检测仪包括第一检测仪和第二检测仪，其中所述第一检测仪与所述待标定光谱传感器同步接收所述光源组件的光信号；所述第二检测仪以点检模式周期性采集数据，并与所述第一检测仪及传感器数据进行交叉校验，判断系统异常。

30、根据本发明的一个实施例，所述第一检测仪为光谱仪，所述第二检测仪为光谱仪、亮度计或照度计。

31、根据本发明的一个实施例，所述第一检测仪为光谱仪，所述第二检测仪为亮度计或照度计。

32、通过对随后的描述和附图的理解，本发明进一步的目的和优势将得以充分体现。

33、本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明和附图得以充分体现。

1.光谱传感器标定方法，其特征在于，其中所述光谱传感器标定方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s2中，亮度调节的规则为：若当前亮度下所述传感器无法在最小曝光时间内以满帧率采集数据，则按预设梯度逐步增大亮度，直至满足满帧率采集条件。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤s3中，还包括通过至少一个标准检测仪监测所述单色光光源的光谱和强度数据；所述标准检测仪为光谱仪、照度计或亮度计。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述标准检测仪实时监测光源组件生成的光是否出现偏差。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤s4中，所述资源数据包括以下至少一种：光谱响应曲线、神经网络模型中用于光谱恢复的层参数、基于光谱全场景一致性提升大模型生成的端到端一致性资源文件。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括步骤s5：

7.光谱传感器标定系统，其特征在于，包括

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，进一步包括标准检测仪，所述标准检测仪用以监测或根据需求监测光源组件生成的光是否出现偏差。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述标准检测仪实施为照度计、亮度计、或光谱仪。

10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述光源组件包括至少8个单色光光源。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，其中每个单色光光源的半高全宽fwhm≤50nm，且任意两个单色光光源的峰值波长间距≥两单色光光源的fwhm之和的1/5。

12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，其中任意两个所述单色光光源的光谱峰值波长间距大于等于两个单色光光源的光谱半高全宽之和的二分之一。

13.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述光源组件为复合光光源。

14.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述标准检测仪包括第一检测仪和第二检测仪，其中所述第一检测仪与所述待标定光谱传感器同步接收所述光源组件的光信号；所述第二检测仪以点检模式周期性采集数据，并与所述第一检测仪及传感器数据进行交叉校验，判断系统异常。

15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述第一检测仪为光谱仪，所述第二检测仪为光谱仪、亮度计或照度计。