本发明专利技术涉及用于修正由前飞运动造成的航拍(1)失真的方法，航拍是用航空摄影机(2)从飞行物(3)拍摄的。在这里，航拍(1)通过航空摄影机(2)的具有大量光敏像素(5)的面状传感器(4)拍摄，面状传感器的传感器行(6)、尤其是条利用可移动经过投影图像的缝隙光圈快门(7)在前后相继的不同曝光时刻被曝光，从而各个传感器行(6)在不同曝光时刻分别拍摄下所飞越的地表(8)的一条地表带(9)。根据本发明专利技术，给各个传感器行(6)分别指定一个尤其在曝光时刻当前的、相对于由各传感器行拍摄的地表带(9)的当前相对飞行高度。另外，对于各个传感器行(6)，分别单独确定一个补偿系数，该补偿系数取决于飞行物(3)的飞行速度、航空摄影机(2)的焦距以及被指定给各传感器行的相对飞行高度，航拍(1)失真是依据各自的补偿系数逐行修正的。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及根据权利要求1的前序部分的用于修正由前飞运动造成的航拍失真的方法，该航拍是用航空摄影机从飞行物拍摄的，本专利技术还涉及根据权利要求8的前序部分的拍摄航空影像的方法，本专利技术还涉及根据权利要求9的前序部分的航空摄影机系统以及根据权利要求12的计算机程序产品。带有大多是高分辨率的光敏电子面状传感器的航空摄影机是早就已知的，并且被用于拍摄航空影像，该航空影像例如是从在一定飞行高度以一定飞行速度运动的飞行物拍摄的。一般，已知的航空摄影机具有中心全局光圈快门。这样的航空摄影机例如在公开文献DE 199 32 065 Al中有描述。为了获得清晰的图像，使尤其包括许多CCD行或CMOS行的面状传感器的光敏像素与物镜像面重合。根据所用物镜的焦距和光圈，只容许在像面和焦平面即面状传感器表面之间有小的位置偏差。从运动摄影技术中知道了，例如为了清晰地拍摄赛跑运动员的影像，使摄影机在曝光时间内随着赛跑运动员的运动而转动。否则将获得赛跑运动员的模糊图像，它具有所谓的运动模糊。同样的问题也出现在飞行器所用的光电侦察系统中。在针对例如位于航空摄影机拍摄范围内的某个地表坐标方格的曝光时间或者说积分时间内，出现待拍摄的坐标方格关于设置在飞行物中的航空摄影机位移的情况。随后，该效果在这种拍摄中同样导致所拍摄的航空影像的变形或者说运动模糊。US 5，460, 341公开一种航空摄影机，焦平面在此可借助线性调节机构来调节，以补偿在不同方向的焦点漂移。该航空摄影机包括焦点漂移传感器，它测定构成投影光学系统的部分的位置，还包括温度传感器，它测定投影光学系统的不同区域的温度。于是，借助通过计算机仿真确定的焦点漂移值，根据焦点漂移传感器的值和温度传感器的值来追踪焦平面。由DE 195 02 045公开一种具有航空摄影机的C⑶行的焦平面，它可借助压电调节元件垂直于光轴地移动。由此能够补偿图像变形或者说运动模糊，这种图像变形或者说运动模糊由曝光过程中的前飞运动和因而摄影机相对于被拍地表的相对运动引起。EP 1 570 314 Bl和US 3，744，387也描述了能通过调节元件补偿前飞运动的航空摄影机，这种补偿造成对传感器或者胶片的相应追踪。其它已知用于减轻在拍摄相对摄影机移动的物体时的图像模糊的做法针对缩短曝光时间。因此知道了，例如在采用缝隙光圈快门时，可以获得与在中心全局光圈快门时所需要的曝光时间相比更短的曝光时间。在缝隙光圈快门中采用两个光圈元件，它们也称为幕帘。在不进行曝光的基础位置上，两个幕帘中的第一幕帘被关闭，从而传感器完全被第一幕帘遮盖，而第二幕帘打开， 传感器未被遮盖。为了图像拍摄，第一幕帘打开并且按照常见方式以恒定速度移动经过图像。一旦对于因第一幕帘开启而先露出的传感器行达到期望的曝光时间，则第二幕帘开始关闭并且以例如恒定速度和与第一幕帘相同的方向移动经过图像。由此，缝隙光圈似乎滚过或者移动经过图像。这种光圈快门类型的结果就是，该面状传感器的各个位置(即分别在时间上先后被露出曝光并且被重新遮盖的传感器行)在不同时刻被曝光。由此，各个传感器行具有不同的中心曝光时刻。各个传感器行的曝光持续时间可以由此(与中心光圈时的曝光持续时间相比)被显著缩短。因此，可以减轻在拍摄相对于摄影机运动的物体时的图像变形或者说运动模糊。 不过，因为投影图像本身在航拍中因前飞运动而相对于传感器并相对于缝隙光圈的幕帘尤其平行地移动，所以取决于各个传感器行的不同曝光时刻，由传感器拍摄的地表航空影像或是被压缩(即被压扁)，或是被拉长(即长度伸长)，这取决于缝隙光圈是否在投影图像的相同方向或者相反方向上移动经过面状传感器。在WO 2007/08159中描述了在利用缝隙光圈快门情况下的图像拍摄方法，例如用于运动摄影，在这里，从两次前后拍摄的照片中确定出移动的物体的位移。根据该位移以及各个传感器行的不同曝光时刻，通过相应改变两次拍摄的照片之一而形成经过修正的图像。不过在航拍中碰到以下情况，投影图像在拍摄中相对于传感器的漂移速度不保持恒定，这是因为漂移速度尤其取决于相对于待拍摄的地表的飞行高度和飞行速度。这可能导致不希望有的航拍失真。因此，本专利技术的任务是提供一种用于修正向前飞行运动所引起的航拍失真的改进方法，该航拍是利用航空摄影机的缝隙光圈快门从飞行物拍摄的，以及提供一种用于此的改进的航空摄影机系统。尤其是，此时能够实现对失真的更好补偿，所述失真是由各传感器行的由缝隙光圈快门造成的不同曝光时刻所引发的。该任务将通过实现独立权利要求的特征部分特征来完成。由从属权利要求中得到按照替代或者有利的方式进一步改进本专利技术的特征。本专利技术涉及修正由前飞运动所造成的航拍失真的方法，该航拍是利用航空摄影机从飞行物拍摄的。航拍通过航空摄影机的具有大量光敏像素的面状传感器来拍摄。根据本专利技术，此时采用缝隙光圈快门，在这里，缝隙光圈按照已知的尤其是恒定的速度移动经过面状传感器和投影图像。由此，面状传感器的顺着缝隙光圈开口延伸的各个传感器行分别在前后相继的不同曝光时刻被曝光，从而通过传感器行在不同曝光时刻分别拍摄一条地表带的一幅图像。如上所述，地表区的投影图像在航拍中因飞行物的前飞运动而相对面状传感器漂移。图像相对于面状传感器的相应漂移速度此时尤其取决于飞行速度和摄制比例 (Abbildungsmassstab)，其中，摄制比例是根据焦距和相对于被拍地表的相对飞行高度来确定的。如果例如在一次航拍范围内拍摄的地表具有变化的高度形貌，则投影图像的不同区域相对于面状传感器的漂移速度是不同高低的。因此根据本专利技术，分别给各个传感器行指定一个尤其是曝光时刻当前的、相对于5由各传感器行拍摄的地表带的相对飞行高度。根据所指定的各个相对飞行高度，现在给各个传感器行分别单独确定一个前进补偿系数，并且航拍失真根据相应的补偿系数被逐行修正。在此可以例如分别采用各个传感器行的相应的曝光时间期间的中心时刻，作为各个传感器行的曝光时刻，从而各传感器行的具体曝光时刻可以依据曝光开始和/或曝光结束时刻来推定。在一个例子中，该传感器行(Sensor-Linie)可以与面状传感器的条(kile)彼此重合，即这样的情况缝隙光圈的幕帘(进而缝隙)平行于传感器条(Sensor-kile)定向。 不过在替代方案中，幕帘也可以相对于传感器条倾斜或者说扭曲设置。在这些情况，组合该面状传感器的、沿着顺缝隙延伸的假想线定向的像素，作为传感器行。在这样情况下被相应组合成传感器行的多个像素例如能根据内插法来确定。根据本专利技术的一个实施方式，被指定给各个传感器行的、相对于被拍地表带的相对飞行高度可以在考虑所飞越的地表的已知数字3D模型的情况下来确定。这样的3D地表模型此时或者可以是已知的并且可供调用地存储在存储器内，和/ 或在飞行期间才被测量和建立。例如为此可以利用激光扫描器尤其是在时间上与航拍拍摄并行地测量地表并且由此建立数字3D模型，在这里例如激光扫描器的拍摄区域在飞行方向上位于航空摄影机的拍摄区域前面。如已知的那样，各个补偿系数尤其取决于飞行物所携载的卫星导航系统的测量数据(如飞行速度、姿态、飞行物的绝对飞行高度等)并且取决于惯性传感器装置“IMU”的测量数据(例如飞行物的偏航角、纵倾角和横倾角)来确定。此外，优选在推导补偿系数时也考虑航空本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.05.19 EP 09160615.21.一种用于修正由前飞运动造成的航拍(1)失真的方法，所述航拍是用航空摄影机(2)从飞行物( 拍摄的，其中， 所述航拍(1)是通过所述航空摄影机( 的具有大量光敏像素( 的面状传感器(4) 拍摄的，所述面状传感器的传感器行(6)、尤其是条，利用移动经过投影图像的缝隙光圈快门(7)在前后相继的不同曝光时刻被曝光，从而各个传感器行(6)在不同的曝光时刻分别拍摄下所飞越的地表(8)的一条地表带(9)， 给各个传感器行(6)分别指定一个尤其在曝光时刻当前的、相对于由各传感器行拍摄的地表带(9)的相对飞行高度， 对于各个传感器行(6)，分别单独确定一个补偿系数，所述补偿系数取决于所述飞行物(3)的飞行速度、所述航空摄影机O)的焦距以及被指定给各个传感器行的所述相对飞行高度，并且所述航拍(1)失真是依据各自的补偿系数被逐行地修正的。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，被分别指定给传感器行(6)的所述相对飞行高度是在考虑所飞越的地表(8)的已知数字3D模型的情况下确定的。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用激光扫描器(10)尤其在时间上与航拍(1)拍摄并行地测量所述地表，并且由此建立所述数字3D模型，具体说，所述激光扫描器 (10)的拍摄区域(11)在飞行方向(13)上位于所述航空摄影机(2)的拍摄区域(12)前面。4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，各个补偿系数是依据所述飞行物(3)所携载的卫星导航系统(14)以及尤其是惯性传感器装置(1 的测量数据来确定的。5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，用于传感器行(6)的所述补偿系数分别依据在传感器行(6)的相应曝光时刻当前的、所述飞行物(3)的实际飞行速度来确定。6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，用于传感器行(6)的所述补偿系数分别依据图像的摄制比例来确定，所述摄制比例是根据以下条件来规定的，即 所述相对飞行高度，和 尤其在各曝光时刻当前的航空摄影机( 焦距。7.根据权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，用于传感器行(6)的所述补偿系数分别依据以下条件来确定 所述飞行物(3)的尤其在各曝光时刻当前的偏航角， 所述飞行物(3)的尤其在各曝光时刻当前的纵倾角，和/或 所述飞行物(3)的尤其在各曝光时刻当前的横倾角， 所述偏航角、所述纵倾角和所述横倾角被指定给各个传感器行(6)。8.一种利用航空摄影机( 从飞行物( 对所飞越的地表(8)进行航空影像拍摄的方法，其中， 所述航空影像由所述航空摄影机O)的具有大量光敏像...
【专利技术属性】
技术研发人员：G·费拉诺，贝恩德·瓦尔泽，K·莫林，
申请(专利权)人：莱卡地球系统公开股份有限公司，诺瓦特公司，
类型：发明
国别省市：
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