[发明专利]一种获取三维高光谱信息的方法和装置

说明书

本发明公开了一种获取三维高光谱信息的方法，包括以下步骤：(1)对高光谱相机与RGB相机进行标定；(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；(3)建立三维模型；(4)获取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得到的三维模型中呈现；本发明还公开了一种获取三维高光谱信息的装置；本发明具有较高的分辨率与精度，并且克服了直接应用高光谱图像进行三维重建时不同波段三维模型融合的问题。

技术领域

本发明涉及高光谱成像技术与三维重建技术领域，特别涉及一种获取三维高光谱信息的方法和装置。

背景技术

随着科学技术的发展与人们对事物认知的不断深入，现代化农业发展研究越来越需要大量的信息。然而，由于植物的多态性与复杂性，通过传统方式拍摄的植物二维图像已经不能满足研究的需求。通过高光谱成像技术动态的获取植物大量光谱信息以及通过三维重建技术直观呈现植物三维模型越来越成为研究的热点。

其中，高光谱成像技术目前在农业遥感识别、地理地质研究以及军用研究等领域应用。由高光谱成像系统获取的植物图像具有3个维度的信息，其中x，y包含的是空间信息，λ包含的是波段信息。通过几十个甚至几百个波段的光谱信息，准确的获取植物生长信息，研究植物长势、受胁迫情况等，具有很高的应用价值。

另外，三维重建技术已经广泛应用于逆向工程、工业设计与文物保护等领域。在农业领域，该技术也不断得到应用，主要用与研究植物生理生态变化等信息。目前，已出现多种三维重建方法。基于图像的三维重建方法仪器具有快速、无损、信息量大等优点，并且通过后期处理，具有较高的重建精度，能较好满足用户的需求。但是对于植物等生物体，无法反应生理病理信息。

数字化农业与信息化农业发展对精确有效的植物三维模型提出了要求。对三维模型添加高光谱信息能够直观的呈现植物生理病理信息，节约了对大量高光谱对于进一步作物生理病理研究、农业生产作业指导等提供帮助。

但是现有技术中的高光谱三维模型技术的成像的分辨率和精度还有待进一步提高。

发明内容

本发明提供了一种获取三维高光谱信息的方法，提高高光谱三维重建的分辨率与精度。

一种获取三维高光谱信息的方法，包括以下步骤：

(1)采用张正友基于黑白棋盘格标定板的标定方法，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以减少匹配误差；

(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，对于待测物体上任一点在同一角度拍摄的两种图像中，应具有相同深度值，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。

优选的，步骤(4)中，步骤(4)中，根据深度值检索对高光谱图像与RGB图像进行匹配的检索范围为：

|x_RGB-(x_Hyp+x_rel)|≤δ_x，