1.一种单传感器的九谱段多光谱成像系统的设计方法，九谱段多光谱成像系统以下简称九谱段MSFA，其特征在于，按照以下步骤实施：步骤1、确定九谱段MSFA的结构，构建一个4×4模式的九谱段MSFA，其中一个谱段占用50％的空间，并将作为引导图像用以恢复其他低采样率谱段，

具体过程是，

通过在可见光谱中使用高斯函数来模拟九谱段MSFA的光谱灵敏度，设定采样光谱λ为

400nm～700nm之间，则滤波器灵敏度函数为：其中，μ为光谱分布的期待值，σ为标准差；通过为任何带通滤波器设置参数μ和σ来分配灵敏度函数的分布，

九谱段MSFA的生成是二进制分裂的迭代过程，前述的九谱段MSFA是使用二进制树分裂生成的，父通道在每次拆分中均匀地划分为两个子通道，将通道数量增加一，同时将创建的子项的采样率减半；

前述的九谱段MSFA用二叉树表示，其中级别l的叶节点的采样率为2‑l；黑色节点表示可进一步分裂，颜色叶子表示生成的多光谱带；最后，在九谱段MSFA中获得一个过采样谱段B5和八个稀疏采样谱段B1～B4和B6～B9，B5处于第1层，采样率为1/2，其他8个谱段处于第4层，采样率为1/16；

步骤2、过采样谱段B5的插值，在九谱段MSFA中，第五谱段B5是类似于RGB成像的G谱段的过采样谱段；B5谱段占用

50％的成像空间并保留更详细的信息，因此对B5谱段进行插值，后将其应用为引导图像，以便根据引导滤波器对其他谱段进行插值，具体过程是，

缺失位置被估计为B5相邻的几个已知像素的加权平均值，先选择要重建的像素q周围的小邻域，后将相邻像素的带宽值传播给q；连续函数中的一个邻近点用给定的相邻点用泰勒多项式近似表示为：

n

其中x0为起点，f (x)表示函数的n阶导数，Rn(x)表示剩余误差；当给定方向导数或梯度值时，用一个已知的邻域估计上采样位置，以2D图像中的两个点p(xp，yp)和q(xq，yq)为例，将从p到q的方向向量定义为其中|pq|表示p和q之间的距离，则沿 的方向导数可表示为 梯度通常表示为最后利用方向导数或梯度值，由p估计q，则有：用一组已知相邻点pi重建一个未知B5点q，并且pi∈B∈表示窗口B∈内具有大小半径∈的邻；从邻域pi到q的传播被平滑地扩展；参考前述九谱段MSFA中的谱段B5的模式，根据给定B5采样点的四对角领域计算梯度值，灰色网格是过采样谱段，而其他谱段以白色表示，据此，给定点p(i，j)的梯度表示为：考虑到涉及到同一谱段的所有邻域，通过对不同权值的所有传播值进行积分，估计出q的谱段值，则有：

其中，M表示位置p处的二进制掩码，如果pi是B5点则等于1，在其他情况下设为0， 表示pi处的核权重， 表示从p处到q处传播的谱段值，在本步骤中，将几何距离设置为权重，则有：步骤3、用引导滤波器和残差插值重构其他谱段，与九谱段MSFA中的过采样谱段B5相比，其他八个谱段的采样率非常低，本步骤采用引导滤波器，并将插值后的B5带作为初始引导图像，对其余8个谱段进行重构，基于邻域相关假设，首先用插值后的B5恢复B4和B6谱段，然后将恢复后的B4用于B3等谱段，直到恢复到所有谱段，

基于引导滤波器的八个谱段的去马赛克工作流程，在该工作流程中，使用一个重构谱段作为引导图像来恢复具有马赛克输入的相邻谱段，以插值谱段B5和谱段B6为例，谱段B5简称为谱段G，谱段B6简称为谱段Y，假设Y是以像素(p,q)为中心的窗口ωp，q中的G的线性变换，则有：其中，ap，q和bp，q是在窗口ωp，q中假设为常数的线性系数，并且(i，j)表示窗口内的像素指数，这个局部线性模型确保Y仅在G具有边缘时具有边缘，因为通过最小化测量的Y和重构的 之间的差来估计每个窗口的线性系数ap，q和bp，q，在窗口中生成如下代价函数：

其中，Mi，j表示像素(i，j)处的二进制掩模，其在采样的Y位置处设置为1并且对于其他位置设置为0，ε是防止ap，q太大的正则化参数，通过线性回归计算两个系数：其中，μp，q和 表示在窗口ωp，q中G的均值和方差，|ω|表示ωp，q中的像素数，并且代表ωp，q中Y的平均值；

由于一个像素(i，j)涉及包含(i，j)的所有窗口ωp，q，因此当在不同窗口中计算时，估计的 通常不相同，这些系数的加权平均值 用于计算 则有：其中，

通过从色差插值产生的残余插值，进一步增强引导滤波器上采样图像；在基于色差插值的去马赛克处理中涉及两个谱段，使用插值的色差图像来计算马赛克谱段；残差插值对实测和插值后的图像在同一谱段内的残差进行计算，并利用残差插值后的图像改善去马赛克图像，

利用残差插值对B谱段进行重构分为以下步骤：首先，计算引导滤波器对B谱段处测量得到的B值进行上采样，生成初步估计值 初步估计值 和B值之间的差异，定义为残差然后，用高斯低通滤波器对残差进行插值；最后，将引导滤波器上采样图像添加到残差插值中，得到插值后的B值，表示为