[发明专利]一种获取三维高光谱信息的方法和装置

权利要求书

1.一种获取三维高光谱信息的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对高光谱相机与RGB相机进行标定，分别获取相机的内参矩阵和外参矩阵；

(2)对高光谱相机与RGB相机采集的包含待测物体的图像进行特征点提取、匹配，排除近似符合匹配条件的特征点；采用极线约束规则排除近似符合匹配条件的特征点；先对采集的RGB图像进行图像灰度化并滤波降噪，对高光谱图像进行滤波降噪；采用SIFT特征提取匹配算法提取特征点并进行匹配，步骤如下：

2-1为生成特征点描述子，先检查序列图像尺度空间极值，确定特征点在尺度空间的位置；

2-2在二维二次函数拟合过程中剔除误差点；

2-3根据梯度方向，确定拟合后保留的特征点的128维方向参数，生成特征点描述子；

2-4根据SIFT进行匹配；

(3)根据步骤(2)中获取的RGB图像的特征点进行空间内插值处理，建立三维模型；

(4)根据高光谱相机的内外参数与特征点在高光谱图像中的二维坐标，根据RGB相机的内外参数与特征点在RGB图像中的二维坐标，得到特征点在两种相机拍摄下的深度值，根据深度值检索对高光谱图像与RGB图像进行匹配；

(5)选择所需波段的高光谱图像，根据步骤(4)实现高光谱图像数据的匹配，并根据选定波段的高光谱图像的各点灰度信息在步骤(4)得到的三维模型中呈现，反应待测物的信息。

2.如权利要求1所述的获取三维高光谱信息的方法，其特征在于，步骤(3)中，建立三维模型过程为：应用曲线曲面方法连接特征点建立多边形模型，再利用三角网格化方法提取纹理。

3.如权利要求1所述的获取三维高光谱信息的方法，其特征在于，步骤(1)中，内参矩阵K和外参矩阵M表达式如下：

其中，dx，dy分别表示相机采集图像的像素点在水平方向x轴和垂直方向y轴上的物理尺寸；

υ₀和v₀则分别表示相机光轴与成像面交点相对成像中心在x轴和y轴方向的偏移；

外参r则表示相机相对标定板参照点的旋转矩阵；

t则表示相机的平移矩阵。

4.如权利要求1所述的获取三维高光谱信息的方法，其特征在于，待测物为植物。

5.一种获取三维高光谱信息的装置，其特征在于，包括机械运动系统和图像采集处理系统：

所述的机械运动系统包括：

移动平台，用于放置并固定待测物，设有旋转轴和电机，旋转轴通过角度传感器检测旋转角度，通过控制电机工作实现移动平台的旋转；

升降单元，安装有所述移动平台；

平动单元，安装有所述移动平台；

图像采集处理系统包括：

光源发生器；

高光谱相机与RGB相机：实现采集检测待测物的图像并传送至工控机；

工控机，实时获取图像信息，并根据权利要求1～4任一权利要求的获取三维高光谱信息的方法对待测物的三维模型重构。