用于多光谱数据的几何参照的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于图像序列中的多光谱数据的几何参照的方法，所述图像包含表示相应不同波长的成像辐射的不同区域，该方法包括：从图像序列中选择子集，所述子集中包含多个图像，其中每个图像表示与相同子集中的至少一个其他图像的视场重叠的视场；通过对子集中的图像执行摄影测量3D重构来生成3D模型；估计所述图像序列的连续图像对之间的位移和偏航；以及使用所述3D模型和所述估计的位置和偏航来计算针对不在所述所选子集中的所述图像序列的图像的摄影测量参数。本发明专利技术还涉及对应的系统和对应的计算机程序产品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于多光谱数据的几何参照的方法和系统专利
本专利技术涉及例如在航空成像中的图像捕获领域。更具体地，本专利技术涉及用于获得多光谱图像的感测系统、对应的成像系统和使用它们的方法。
技术介绍
高光谱成像是光谱成像的一种形式，其中来自跨电磁频谱的信息被收集在许多窄光谱带中并被处理。从收集到的不同光谱图像中可以推导出被成像对象的信息。例如，由于某些对象在图像中留下甚至可能取决于对象的状态的独特光谱特征，因此通过多光谱成像获得的信息可以提供关于被成像区域中的对象的存在和/或状态的信息。在选择将被成像的光谱范围之后，由于可以采集该完整光谱范围中的光谱图像，因此不需要具有对象的详细先验知识，并且后处理可允许获得所有可用信息。虽然最初的高光谱遥感主要被用于采矿和地质学，但是其他应用(诸如生态、农业和监控之类)也利用成像技术。使用摄影测量技术从获取到的二维图像推断三维信息尤其是高程信息是共知的。在Alsadik,B.S.、Gerke,M.以及Vosselman,G.在2012年的“OptimalCameraNetworkDesignFor3DModelingOfCulturalHeritage(针对文化遗产的3D建模的最佳的相机网络设计)”，ISPRSAnnalsofthePhotogrammetry(SPRS摄影测量年鉴),RemoteSensingandSpatialInformationSciences(遥感与空间信息科学)，I-3,7–12.中公开了这样的技术的示例。已知其中高光谱遥感被使用的一些农业和生态应用，举例而言，用于监测农作物的发育和健康、葡萄品种检测、监测各个森林冠层、植物化学成分的检测以及疾病爆发的早期检测、监测污染和其他环境因素的影响等是一些感兴趣的农业应用。高光谱成像也被用于内陆和沿海水域的研究以检测生物物理属性。在矿物学中，有价值的矿物(诸如金或钻石)的检测可使用高光谱感测来执行，而且还设想了检测来自管道和天然井的油气泄漏。地球上或甚至在其他行星、小行星或彗星处的土壤组成的检测也是高光谱成像的可能应用。例如，在监控中，高光谱成像可被执行以用于生物的检测。以本申请人的名义的国际专利申请公开WO2011/073430A1公开了一种用于获得相对于感测设备相对移动的感兴趣区域的几何参照式多光谱图像数据的感测设备。该感测设备包括第一二维传感器元件以及光谱滤光器。光谱滤光器和第一传感器元件被布置成使用第一传感器元件的一部分来获得在第一波长或波长范围的光谱信息，并且使用第一传感器元件的另一部分来获得在第二波长或波长范围的光谱信息。作为这种布置的结果，用第一传感器获取的单个图像的不同部分将表示在如不同相应波长的辐照中所见的成像场景。至今，不存在令人满意的方式来将上述摄影测量技术直接应用于多光谱或高光谱图像(诸如借助于WO2011/073430A1的第一传感器获取到的那些)。无论如何，关于所捕获的多光谱或高光谱图像的全摄影测量信息对于将任何特定波长带中的所扫描场景的图像正确地缝合在一起是必要的。在WO2011/073430A1中，这一问题是通过在相同基板上提供第二传感器来解决的，该第二传感器同时获取由第一传感器成像的区域的全色图像。该全色图像被用于执行3D建模，并且该3D模型信息随后被转置为由多光谱或高光谱第一传感器覆盖的不同波长带中场景的复合图像。以本申请人的名义的未公开国际专利申请PCT/EP2015/065523描述了一种用于获得相对于感测设备相对移动的感兴趣区域的几何参照式多光谱图像数据的感测设备，该感测设备包括：至少第一二维传感器元件，该感测设备被适配成用于在感兴趣区域相对于该感测设备的相对运动期间获得随后的多光谱图像，从而使用第一传感器元件为该感兴趣区域的不同部分提供有区别的光谱信息；第二二维传感器元件，该感测设备被适配成用于使用第二传感器元件来提供感兴趣区域的图像以生成要被耦合到有区别的光谱信息的几何参照信息；第一二维传感器元件在第一帧速率下可操作以捕获第一帧序列，而第二二维传感器元件在第二帧速率下可操作以捕获第二帧序列；其中第一帧速率高于第二帧速率；并且其中该感测设备进一步包括处理器，该处理器被配置成生成要被耦合到第一帧序列的帧的中间几何参照信息，对于第一帧序列的帧，来自第二帧序列的同步帧不可用，该中间几何参照信息是从来自第二帧序列的一个或多个时间上类似帧导出的。以此方式，相对于WO2011/073430A1的系统，PCT/EP2015/065523的系统能够借助于内插或外推来减少执行几何参照所需要的全色图像的数量。然而，PCT/EP2015/065523的系统不改变全色图像仍然必要的假设。由本专利技术的申请人A.Sima等人的文章“Semi-AutomatedRegistrationofClose-RangeHyperspectralScansUsingOrientedDigitalCameraImageryAndA3DModel(使用定向数码相机图像和3D模型的近距离高光谱扫描仪的半自动配准)”，摄影测量记录，第29期(2104)，号145揭示了一种利用LIDAR模型和常规数字摄影来配准地面全景高光谱图像的半自动方法。该方法依赖于找到在电磁波谱的显著不同部分中从不同视角获取的、并且具有不同的空间分辨率和几何投影的各图像之间的相应点。该文章认识到，在高光谱波段与覆盖(全色)数码相机图像之间匹配的同源点随波长而变，并且提出了依赖于其中可匹配最大数量的点的光谱波段的公正选择的技术。以本申请人的名义的未公开国际专利申请PCT/EP2015/065524描述了一种用于执行在图像序列中成像的对象的摄影测量3D重构的方法，该图像包含表示各个不同波长的成像辐射的不同区域，该方法包括：从图像序列中选择多个子集，该多个子集中的每一个包含多个图像，其中每个图像表示与相同子集中的至少一个其他图像的视场重叠的视场；通过对子集中的相应子集中的图像执行摄影测量3D重构来生成一组中间3D模型；以及将中间3D模型从一组3D模型重组为经组合的3D模型。然而，该方法仍然要求显著的处理量。以URC风险投资公司的名义的国际专利申请公开号WO2014/151746A2揭示了用于分析以各种方式经由移动设备获取的图像的技术，包括估计针对图像中的一个或多个对象的一个或多个属性的测量。例如，所描述的技术被陈述为可用于基于当人类用户绕过一些或所有对象时经由他或她携带的移动设备获取的图像，来测量储存的材料或其他大对象的体积。在感兴趣的对象的一系列数字图像的获取期间，各种类型的用户反馈可被提供给移动设备的人类用户操作者，并且特定图像可被选择以用于按各种方式进行进一步分析。此外，对象体积的计算和/或其它经确定的对象信息可包括根据所选图像来生成并操纵计算机模型或对象的其它表示。该文章中揭示的技术不涉及表示不同波长的辐射的图像。由LichunLi等人的文章，“Anewnavigationapproachofterraincontourmatchingbasedon3-Dterrainreconstructionfromonboardimagesequence(基于板载图像序列的三维地形重构的地形轮廓匹配的新导航办法)”，中国科学技术科学第35期(201本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于图像序列中的多光谱数据的几何参照的方法，所述图像包含表示相应不同波长的成像辐射的不同区域，所述方法包括：从所述图像序列中选择子集(720)，所述子集中包含多个图像，其中每个图像表示与相同子集中的至少一个其他图像的视场重叠的视场；通过对所述子集中的图像执行摄影测量3D重构来生成3D模型(730、740)；估计所述图像序列的连续图像对之间的位移和偏航(750)；以及使用所述3D模型和所述估计的位置和偏航来计算针对不在所述所选子集中的所述图像序列的图像的摄影测量参数(760)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.13 EP 16151160.51.一种用于图像序列中的多光谱数据的几何参照的方法，所述图像包含表示相应不同波长的成像辐射的不同区域，所述方法包括：从所述图像序列中选择子集(720)，所述子集中包含多个图像，其中每个图像表示与相同子集中的至少一个其他图像的视场重叠的视场；通过对所述子集中的图像执行摄影测量3D重构来生成3D模型(730、740)；估计所述图像序列的连续图像对之间的位移和偏航(750)；以及使用所述3D模型和所述估计的位置和偏航来计算针对不在所述所选子集中的所述图像序列的图像的摄影测量参数(760)。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括借助于具有感测元件的高光谱传感器来获得所述图像序列，所述感测元件具有对不同波长敏感的不同部件。3.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述图像序列包括在传感器的运动方向上紧密间隔，以便在所述方向上具有大约99％的重...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·利凡斯，B·德劳瑞，
申请(专利权)人：威拓股份有限公司，
类型：发明
国别省市：比利时,BE