[发明专利]用于多光谱数据的几何参照的方法和系统

说明书

本发明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。本发明还涉及对应的系统和对应的计算机程序产品。

发明领域

本发明涉及例如在航空成像中的图像捕获领域。更具体地，本发明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。

背景技术

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“Optimal Camera NetworkDesign For 3D Modeling Of Cultural Heritage(针对文化遗产的3D建模的最佳的相机网络设计)”，ISPRS Annals of the Photogrammetry(SPRS摄影测量年鉴),RemoteSensing and Spatial Information Sciences(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WO 2011/073430 A1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WO 2011/073430 A1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WO 2011/073430A1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。