本發(fā)明涉及例如在航空或工業(yè)成像中的圖像捕獲領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及用于獲得多光譜圖像的感測(cè)系統(tǒng)、對(duì)應(yīng)的成像系統(tǒng)和使用它們的方法。

發(fā)明背景

高光譜成像是光譜成像的一種形式，其中來自跨電磁頻譜的信息被收集在許多窄光譜帶中并被處理。被成像的對(duì)象的信息可從收集到的不同光譜圖像中被導(dǎo)出。例如，由于某些對(duì)象在圖像中留下甚至可能取決于對(duì)象的狀態(tài)的獨(dú)特的光譜特征，所以通過多光譜成像所獲得的信息可提供關(guān)于被成像區(qū)域中的對(duì)象的存在和/或狀態(tài)的信息。在選擇將被成像的光譜范圍之后，由于該完整的光譜范圍中的光譜圖像可被獲取，所以不需要具有對(duì)象的具體的先驗(yàn)知識(shí)，并且后處理可允許獲得所有可用信息。

雖然最初的高光譜遙感主要被用于采礦和地質(zhì)學(xué)，但是其他應(yīng)用(諸如生態(tài)、農(nóng)業(yè)和監(jiān)控之類)也利用成像技術(shù)。

已知其中高光譜遙感被使用的一些農(nóng)業(yè)和生態(tài)應(yīng)用，舉例而言，用于監(jiān)測(cè)農(nóng)作物的發(fā)育和健康、葡萄品種檢測(cè)、監(jiān)測(cè)各個(gè)森林冠層、植物化學(xué)成分的檢測(cè)以及疾病爆發(fā)的早期檢測(cè)、監(jiān)測(cè)污染和其他環(huán)境因素的影響等是一些感興趣的農(nóng)業(yè)應(yīng)用。高光譜成像也被用于內(nèi)陸和沿海水域的研究以檢測(cè)生物物理屬性。在礦物學(xué)中，有價(jià)值的礦物(諸如金或鉆石)的檢測(cè)可使用高光譜感測(cè)來執(zhí)行，而且還設(shè)想了檢測(cè)來自管道和天然井的油氣泄漏。地球上或甚至在其他行星、小行星或彗星處的土壤組成的檢測(cè)也是高光譜成像的可能應(yīng)用。例如，在監(jiān)控中，高光譜成像可被執(zhí)行以用于生物的檢測(cè)。

在一些應(yīng)用中，多光譜數(shù)據(jù)可通過在感興趣的一個(gè)光譜范圍中收集區(qū)域的全二維圖像并且隨后在感興趣的其他光譜范圍中收集該區(qū)域的其他全二維圖像來獲得，據(jù)此，光譜濾光器在兩者間切換。然而，這種數(shù)據(jù)收集方式并不總是行得通的，尤其是當(dāng)感興趣的區(qū)域和成像系統(tǒng)相對(duì)彼此經(jīng)歷大的相對(duì)移動(dòng)時(shí)。

鑒于該相對(duì)移動(dòng)，位置信息的精確確定對(duì)于對(duì)收集到的不同光譜數(shù)據(jù)的正確解釋而言是重要的。已知的系統(tǒng)利用全球定位系統(tǒng)(GPS)和/或慣性測(cè)量單元(IMU)。

以本申請(qǐng)人的名義的國(guó)際專利申請(qǐng)公開WO 2011/073430 Al公開了一種用于獲得相對(duì)于感測(cè)設(shè)備相對(duì)移動(dòng)的感興趣區(qū)域的幾何參照式多光譜圖像數(shù)據(jù)的感測(cè)設(shè)備。該感測(cè)設(shè)備包括第一二維傳感器元件。該感測(cè)設(shè)備被適配成用于在感興趣的區(qū)域相對(duì)于該感測(cè)設(shè)備的所述相對(duì)運(yùn)動(dòng)期間獲得后續(xù)的多光譜圖像，從而使用第一傳感器的不同部分為感興趣區(qū)域的不同部分提供光譜上有區(qū)別的信息。該感測(cè)設(shè)備還包括第二二維傳感器元件，并且該感測(cè)設(shè)備被適配成用于使用該第二傳感器元件來提供感興趣區(qū)域的圖像以生成要被耦合到有區(qū)別的光譜信息的幾何參照信息。

已知的傳感器設(shè)備以相同的幀速率(例如50幀每秒)來獲取光譜數(shù)據(jù)(用第一傳感器元件)和幾何數(shù)據(jù)(用第二傳感器元件)。

當(dāng)幀速率被進(jìn)一步提高時(shí)，已知的傳感器設(shè)備生成大量的可能難以處理的數(shù)據(jù)，并且光譜數(shù)據(jù)與幾何數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)變得在計(jì)算上更加苛刻。

該缺點(diǎn)可致使已知的傳感器設(shè)備不太適合于要求大量光譜信道的應(yīng)用。于是,要求非常高的幀速率以確保在所有相關(guān)的頻譜帶中的全空間覆蓋。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)施例的目的是至少部分地克服現(xiàn)有技術(shù)的傳感器設(shè)備的缺點(diǎn)。

更具體地，本發(fā)明的實(shí)施例的目的是提供一種在光譜感測(cè)元件的提高的幀速率下可被有效地使用的傳感器設(shè)備。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于獲得相對(duì)于感測(cè)設(shè)備相對(duì)移動(dòng)的感興趣區(qū)域的幾何參照式多光譜圖像數(shù)據(jù)的感測(cè)設(shè)備，該感測(cè)設(shè)備包括：至少第一二維傳感器元件，該感測(cè)設(shè)備被適配成用于在感興趣區(qū)域相對(duì)于感測(cè)設(shè)備的所述相對(duì)運(yùn)動(dòng)期間獲得后續(xù)的多光譜圖像，從而使用第一傳感器元件為感興趣區(qū)域的不同部分提供有區(qū)別的光譜信息；第二二維傳感器元件，該感測(cè)設(shè)備被適配成使用第二傳感器元件來提供感興趣區(qū)域的圖像，以生成要被耦合到有區(qū)別的光譜信息的幾何參照信息；該第一二維傳感器元件可在第一幀速率下操作以捕獲第一幀序列，并且該第二二維傳感器元件可在第二幀速率下操作以捕獲第二幀序列；其中第一幀速率高于第二幀速率；并且其中該感測(cè)設(shè)備還包括處理器，該處理器被配置成生成要被耦合到所述第一幀序列的幀的中間幾何參照信息，其中對(duì)于所述第一幀序列的幀，來自所述第二幀序列的同步幀不可用，所述中間幾何參照信息是從來自所述第二幀序列的一個(gè)或多個(gè)時(shí)間上類似的幀導(dǎo)出的。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是第二圖像傳感器可在降低的幀速率下操作，從而導(dǎo)致較少量的數(shù)據(jù)被生成。因此，該架構(gòu)允許光譜傳感器的幀速率的提高，進(jìn)而允許使用具有更多波長(zhǎng)信道的光譜傳感器。以此方式，可提供非常有效的高光譜感測(cè)設(shè)備。

在根據(jù)本發(fā)明的感測(cè)設(shè)備的實(shí)施例中，所述第二幀速率被選擇以確保由所述第二幀序列的連續(xù)幀成像的相應(yīng)區(qū)域之間的預(yù)定量的重疊。

本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是，該第二幀速率可被調(diào)整來提供必要的重疊量以允許適當(dāng)?shù)膸缀螀⒄?，而第一幀速率可被設(shè)置為提供所有相關(guān)波長(zhǎng)信道的全空間覆蓋所需的值。第一幀速率可使得圖像與先前圖像的重疊(例如具有至少10％，更有利地具有至少25％，還更有利地具有至少50％(諸如舉例而言具有60％的重疊))被建立，使得關(guān)于在后續(xù)圖像之間的儀器定向中的相對(duì)變化的信息可被檢測(cè)到。

在根據(jù)本發(fā)明的感測(cè)設(shè)備的實(shí)施例中，光譜濾光器和第一傳感器元件被布置成使用第一傳感器元件的一部分來獲得在第一波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍的光譜信息，并且使用第一傳感器元件的另一部分來獲得在第二波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍的光譜信息。

這是在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)第一傳感器元件的特別有利的方式。

在根據(jù)本發(fā)明的感測(cè)設(shè)備的實(shí)施例中，第一傳感器元件和第二傳感器元件被集成在同一基板上。

該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是，第一傳感器元件與第二傳感器元件之間的空間關(guān)系是固定的，這有助于地理參照并且消除對(duì)感測(cè)設(shè)備頻繁的重新校準(zhǔn)的需要。該實(shí)施例的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，在同一芯片上的集成和制造可導(dǎo)致至少兩個(gè)傳感器的類似的熱性能，這對(duì)于輕型UAV(鑒于重量，其通常不能被提供對(duì)系統(tǒng)上的熱負(fù)荷的補(bǔ)償)來說可能是非常重要的。傳感器的類似的熱性能在其他應(yīng)用中也可能是有利的，因?yàn)椴灰蠡蛘咧灰蠛苌俚臒嶝?fù)荷補(bǔ)償。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種包括如上所描述的感測(cè)設(shè)備的成像系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種包括如上所描述的成像系統(tǒng)的飛行器。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于獲得相對(duì)于感測(cè)設(shè)備相對(duì)移動(dòng)的感興趣區(qū)域的幾何參照式多光譜圖像數(shù)據(jù)的方法，該感測(cè)設(shè)備包括：

在感興趣區(qū)域相對(duì)于感測(cè)設(shè)備的所述相對(duì)運(yùn)動(dòng)期間獲得后續(xù)的多光譜圖像，從而使用第一傳感器元件為感興趣區(qū)域的不同部分提供有區(qū)別的光譜信息；使用第二傳感器元件提供感興趣區(qū)域的圖像，以生成要被耦合到有區(qū)別的光譜信息的幾何參照信息；

第一二維傳感器元件以第一幀速率捕獲第一幀序列，并且第二二維傳感器元件以第二幀速率捕獲第二幀序列；其中第一幀速率高于第二幀速率；并且其中該方法還包括生成要被耦合到所述第一幀序列的幀的中間幾何參照信息，其中對(duì)于所述第一幀序列的幀，來自所述第二幀序列的同步幀不可用，所述中間幾何參照信息是從來自所述第二幀序列的一個(gè)或多個(gè)時(shí)間上相似的幀導(dǎo)出的。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種包括被配置成使處理器執(zhí)行如上所描述的方法的代碼手段的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。

根據(jù)本發(fā)明的成像系統(tǒng)、飛行器、方法和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的實(shí)施例的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)經(jīng)必要修改與根據(jù)本發(fā)明的感測(cè)設(shè)備的對(duì)應(yīng)實(shí)施例的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。

附圖簡(jiǎn)述

本發(fā)明的實(shí)施例的這些以及其他技術(shù)方面和優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)在將參考附圖更具體地描述，其中：

圖1示出了可在本發(fā)明的實(shí)施例中被使用的用于獲得幾何參照式多光譜數(shù)據(jù)的感測(cè)設(shè)備的示意圖；

圖2示出了如在WO 2011/073430 Al中公開的用于獲得幾何參照式多光譜數(shù)據(jù)的感測(cè)設(shè)備上的傳感器元件的布局的示意圖，其可根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行改進(jìn)；

圖3例示了在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的系統(tǒng)中可被使用的多個(gè)高光譜圖像；

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的包括用于獲得幾何參照式多光譜圖像數(shù)據(jù)的感測(cè)設(shè)備的成像系統(tǒng)；

圖5表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光譜(S)和幾何(G)幀的捕獲的時(shí)序圖；

圖6表示本發(fā)明的實(shí)施例的流程圖；

圖7表示在本發(fā)明的實(shí)施例中使用的算法的流程圖；

圖8提供了例示在本發(fā)明的實(shí)施例中所使用的濾波和插值算法的第一張曲線圖；以及

圖9提供了例示在本發(fā)明的實(shí)施例中所使用的濾波和插值算法的第二張曲線圖。

在不同的附圖中，在適用的情況下，相同的附圖標(biāo)記指代相同或類似的元件。

實(shí)施例的描述

為了解說的目的，將參考上述國(guó)際專利申請(qǐng)公開WO 2011/073430A1的感測(cè)設(shè)備來描述本發(fā)明，但這是在不失一般性的情況下完成的。如在下面的描述中更具體地描述的，本發(fā)明的表征特征可與已知的感測(cè)設(shè)備的各種實(shí)施例的特征進(jìn)行組合。已知的感測(cè)設(shè)備的對(duì)于理解本發(fā)明不是必要的細(xì)節(jié)被省略；為了指導(dǎo)本發(fā)明的對(duì)應(yīng)實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)，將WO 2011/073430 A1的描述通過引用合并至此。

在本發(fā)明中，當(dāng)提及二維多光譜圖像時(shí)，指的是包括關(guān)于在一個(gè)波長(zhǎng)或光譜區(qū)域成像的感興趣區(qū)域的一部分的信息并包括關(guān)于在不同波長(zhǎng)或光譜區(qū)域成像的感興趣區(qū)域的至少另一部分的信息的m×n像素化圖像。雖然在一個(gè)光譜區(qū)內(nèi)獲得的光譜信息可以是像素的線、組或子矩陣，但是整個(gè)底層像素化傳感器通常是二維光譜傳感器。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例可應(yīng)用于電磁射線的寬光譜范圍?？杀桓采w的具體范圍是通常被認(rèn)為在400nm至1000nm的范圍內(nèi)的可見和近IR(VNIR)、短波紅外、熱紅外等，本發(fā)明的實(shí)施例不限于所給出的示例性范圍。在本發(fā)明的實(shí)施例中，當(dāng)提及多光譜圖像或多光譜圖像數(shù)據(jù)時(shí)，指的是包括關(guān)于至少兩個(gè)不同波長(zhǎng)或波長(zhǎng)區(qū)域的感興趣區(qū)域的單獨(dú)信息的數(shù)據(jù)。高光譜圖像或圖像數(shù)據(jù)是指包括大量波長(zhǎng)或波長(zhǎng)區(qū)域的單獨(dú)信息的數(shù)據(jù)。除非另有說明，對(duì)多光譜圖像的提及包括高光譜圖像。

在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，當(dāng)提到感興趣區(qū)域中的點(diǎn)或?qū)ο蟮牡乩韰⒄栈驇缀螀⒄諘r(shí)，指的是物理空間中的感興趣區(qū)域中的點(diǎn)或?qū)ο蟮拇嬖?。它指的是根?jù)地圖投影或坐標(biāo)系建立位置。后者可例如包括位置信息，舉例而言，相對(duì)位置信息。這種位置信息可以是(x,y)相關(guān)的位置信息，但也可以是z相關(guān)的位置信息，諸如高度或相對(duì)高度。位置信息不僅適用于其中它通常被稱為地理參照的航空攝影、航空成像或衛(wèi)星成像，而且也在其他應(yīng)用中適用，諸如舉例而言在工業(yè)檢查中。

在第一方面，本發(fā)明涉及一種用于獲得幾何參照式多光譜圖像數(shù)據(jù)的感測(cè)設(shè)備。雖然感測(cè)設(shè)備可能尤其適合于高光譜成像，但是本發(fā)明的實(shí)施例不限于此。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的感測(cè)設(shè)備尤其適合于使用感測(cè)設(shè)備和相對(duì)于彼此相對(duì)移動(dòng)的感興趣區(qū)域來獲得幾何參照式多光譜圖像數(shù)據(jù)，這是例如當(dāng)執(zhí)行從空中成像時(shí)或者當(dāng)執(zhí)行使用俯視圖來成像時(shí)的情況。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的感測(cè)設(shè)備包括單個(gè)基板，例如單個(gè)芯片。該基板可以是任何類型的基板，諸如舉例而言玻璃基板、聚合物基板、半導(dǎo)體基板等。在一些有利的實(shí)施例中，基板可以是半導(dǎo)體芯片，從而提供使用用于傳感器元件的集成的半導(dǎo)體工藝步驟的可能性。單個(gè)芯片包括至少第一二維傳感器元件，由此感測(cè)設(shè)備被適配成使用該第一二維傳感器元件為感興趣區(qū)域的不同部分提供光譜上不同的信息。單個(gè)芯片還包括第二二維傳感器元件，由此感測(cè)設(shè)備被適配成使用該第二傳感器元件來提供感興趣區(qū)域的幾何參照信息。幾何參照信息有利地可被耦合到由感測(cè)設(shè)備獲得的光譜信息。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，在同一芯片上處理至少一個(gè)第一以及第二傳感器元件。后者允許傳感器元件的精確對(duì)準(zhǔn)，使得需要很少或者不需要用于將傳感器元件相對(duì)于彼此定位的后續(xù)對(duì)準(zhǔn)。

作為解說，本發(fā)明不限于此，將參考圖1至圖3進(jìn)一步討論示例性感測(cè)設(shè)備以及包括這種感測(cè)設(shè)備的成像系統(tǒng)，本發(fā)明的實(shí)施例不限于此。

在圖1中，示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的感測(cè)設(shè)備100，其中該感測(cè)設(shè)備100包括在同一芯片上(即在同一基板102上)被處理的至少一個(gè)第一傳感器元件112以及第二傳感器元件122。因此，第一傳感器元件112和第二傳感器元件122以及任選的另外的傳感器元件可以是在同一基板102上處理的采用同構(gòu)或異構(gòu)工藝的傳感器元件。有利地，傳感器元件是在同一基板102上的采用同構(gòu)工藝的傳感器元件112、122。傳感器元件112、122可被集成在同一基板102上，由此為使用相同工藝技術(shù)(例如但不限于CMOS工藝技術(shù))的兩個(gè)傳感器元件112、122處理構(gòu)成不同傳感器元件的不同層。傳感器元件通常可包括多個(gè)像素。雖然像素通常可以以矩陣形式被布置成多個(gè)列和行，但是本發(fā)明不限于此。由于傳感器元件是包括舉例而言傳感器像素m×n的矩陣的二維傳感器元件，所以傳感器元件可被稱為框架傳感器元件。可選擇兩個(gè)傳感器元件，使得一行中的像素?cái)?shù)量或一列中的像素?cái)?shù)量中的至少一個(gè)對(duì)于兩個(gè)傳感器來說是相同的。在有利的實(shí)施例中，傳感器元件可包括在一個(gè)方向上的大量像素用于以相對(duì)高的空間分辨率對(duì)相對(duì)寬的感興趣區(qū)域同時(shí)成像。例如，如果感測(cè)設(shè)備被用于使用UAV檢測(cè)或監(jiān)視感興趣區(qū)域，則優(yōu)選的掃描寬度可為至少1000m，更有利地為至少2000m，還更有利地為至少3000m。在考慮至少1m，更有利地至少50cm，還更有利地至少30cm的優(yōu)選地面分辨率的情況下，在一些示例中，一個(gè)方向上的像素?cái)?shù)量可為至少1000，在其他示例中為至少4000，在又一些其他示例中為10000。作為解說，本發(fā)明的實(shí)施例不限于此，在圖2中示出了用于基板上的傳感器元件112、122的布局的示例。傳感器元件112、122有利地是表面對(duì)準(zhǔn)的。雖然兩個(gè)傳感器之間的距離可以小于1mm，但是本發(fā)明的實(shí)施例不限于此。

感測(cè)設(shè)備100還包括用于驅(qū)動(dòng)傳感器元件112、122的驅(qū)動(dòng)和讀出電路。驅(qū)動(dòng)和讀出電路130可被適配成用來彼此不同地驅(qū)動(dòng)傳感器元件112、122。驅(qū)動(dòng)和讀出電路130可以是從現(xiàn)有技術(shù)中已知的驅(qū)動(dòng)和讀出電路，由此該驅(qū)動(dòng)和讀出電路130可包括諸如放大器、開關(guān)、總線等之類的組件。在一些實(shí)施例中，像素設(shè)計(jì)、列結(jié)構(gòu)和總線驅(qū)動(dòng)器被布置成使得跟隨總線的多路復(fù)用器可被避免，從而導(dǎo)致更好的圖像質(zhì)量。驅(qū)動(dòng)和讀出電路還可被適配成用來讀出傳感器元件112、122。該讀出可被優(yōu)化以供有效和快速的讀出。例如，在10000×1200傳感器中，全分辨率下的幀速率可以是每秒至少35幀，例如每秒至少50幀。驅(qū)動(dòng)和讀出還可由不同的組件來執(zhí)行，即單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)電路和單獨(dú)的讀出電路可被提供。傳感器可配備有快門，使得快速關(guān)閉(例如電子關(guān)閉)可被獲得?？稍谙嗤男酒蚬苄旧鲜褂冒雽?dǎo)體工藝(諸如舉例而言CMOS技術(shù))來處理傳感器元件以及驅(qū)動(dòng)和讀出電路，本發(fā)明的實(shí)施例不限于此。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，感測(cè)設(shè)備被適配成使用第一二維傳感器元件來為感興趣區(qū)域的不同部分提供不同的光譜信息。因此，感測(cè)設(shè)備可被適配成用來生成多光譜圖像。在一些實(shí)施例中，感測(cè)設(shè)備可被適配成用來生成高光譜數(shù)據(jù)(即在許多窄光譜帶中)。由于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的第一傳感器元件是二維傳感器元件，并且由于不同的光譜信息要被捕獲，所以通常傳感器元件的一部分可被用來為感興趣區(qū)域的一部分獲得在第一波長(zhǎng)下或第一波長(zhǎng)區(qū)域中的光譜信息，并且傳感器元件的至少一個(gè)其他部分可被用來為感興趣區(qū)域的至少另一部分獲得在至少第二波長(zhǎng)下或至少第二波長(zhǎng)區(qū)域中的光譜信息。在一些實(shí)施例中，傳感器元件的不同行可被用于收集不同光譜波長(zhǎng)下或不同光譜波長(zhǎng)區(qū)域中的數(shù)據(jù)。在其他實(shí)施例中，舉例而言，傳感器元件的不同塊可被用于感測(cè)不同的光譜數(shù)據(jù)，或者不同的列可被用于感測(cè)不同的光譜數(shù)據(jù)。為了捕獲不同的光譜信息，可提供多光譜濾光器114(有利地可為高光譜濾光器)。多光譜濾光器114與第一傳感器元件112以及驅(qū)動(dòng)和讀出電路或其用于控制第一傳感器元件112的部分一起形成第一傳感器。多光譜濾光器可被直接應(yīng)用于第一傳感器元件，例如，機(jī)械地起到單個(gè)元件的作用。替代地，該兩個(gè)組件可彼此分開，但被配置或布置成使得適當(dāng)?shù)臑V光被獲得。作為解說，現(xiàn)在討論多光譜傳感器的一些示例。

作為解說，圖3中示出了一組高光譜數(shù)據(jù)可使用根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的傳感器來獲得。雖然對(duì)高光譜數(shù)據(jù)作出引用，但是后者同樣適用于多光譜數(shù)據(jù)。圖3例示了被記錄在m個(gè)后續(xù)時(shí)間跨度中的多個(gè)后續(xù)高光譜圖像，由此針對(duì)感興趣區(qū)域與感測(cè)或成像系統(tǒng)之間的相對(duì)移動(dòng)來記錄光譜，該相對(duì)移動(dòng)對(duì)應(yīng)于在后續(xù)的時(shí)間跨度的總和期間行進(jìn)的距離xm-x1上的總移動(dòng)。

圖3例示了m個(gè)高光譜圖像，每個(gè)圖像由m行組成，其中行L_j包括波長(zhǎng)λ_j或例如光譜帶λ_j-λ_j-1的信息。不同的圖像在m個(gè)后續(xù)時(shí)間幀內(nèi)被記錄。作為解說，在所有不同的高光譜圖像中，指示了感興趣區(qū)域的坐標(biāo)x_p和y_q處的物理位置的成像。例如可以看出，關(guān)于感興趣區(qū)域的不同y_q坐標(biāo)的坐標(biāo)x₁處的物理位置的信息在第一張高光譜圖像HI₁的行1中，在第二張高光譜圖像HI₂的行2中，在第三張高光譜圖像HI₃的行3中……以及在第m張高光譜圖像HI_m的行m中被找到。在這些高光譜圖像的每一張中，該信息針對(duì)不同的波長(zhǎng)或波長(zhǎng)區(qū)域被成像。以替代方式來看，關(guān)于在波長(zhǎng)λ_m下或在對(duì)應(yīng)光譜帶λ_m-λ_m-1中成像的感興趣區(qū)域的信息可通過對(duì)作為相鄰圖像行的后續(xù)高光譜圖像的行m中的信息進(jìn)行組合來找到，m個(gè)高光譜圖像的集合形成在波長(zhǎng)λ_m下或在對(duì)應(yīng)光譜帶λ_m-λ_m-1中成像的感興趣區(qū)域的m×n圖像。類似地，m個(gè)后續(xù)高光譜圖像的其他行包含關(guān)于在不同波長(zhǎng)下或在不同光譜帶中的感興趣區(qū)域的信息。后者解說了高光譜圖像如何提供關(guān)于不同光譜波長(zhǎng)或在不同光譜帶中的信息以及在感興趣區(qū)域和感測(cè)系統(tǒng)的相對(duì)移動(dòng)期間所記錄的后續(xù)高光譜圖像如何能夠提供不同波長(zhǎng)或在不同光譜帶中的整個(gè)感興趣區(qū)域的圖像。將注意到，雖然針對(duì)覆蓋不同波長(zhǎng)的后續(xù)行解說了原理，但是本發(fā)明的實(shí)施例不限于此，并且各種光譜信息(舉例而言，后續(xù)列的變化的光譜信息)還可在其它方向上被獲得。此外，雖然針對(duì)其中每行對(duì)應(yīng)于不同波長(zhǎng)或光譜區(qū)域的傳感器解說了原理，但是本發(fā)明的實(shí)施例不限于此，并且光譜圖像的若干行可對(duì)應(yīng)于相同的波長(zhǎng)或光譜區(qū)域。光譜圖像的特性在于，該圖像包括關(guān)于至少兩個(gè)不同波長(zhǎng)或光譜區(qū)域的信息。使用上述原理的信息的捕獲具有的優(yōu)點(diǎn)在于，使用二維傳感器元件，在不同波長(zhǎng)或光譜區(qū)域記錄二維圖像，即得到三維信息(兩個(gè)位置維度，一個(gè)光譜維度)。換句話說，在根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例中，用于光譜數(shù)據(jù)的傳感器元件可被用作行或塊感測(cè)子元件的集合，每個(gè)子元件記錄給定波長(zhǎng)或光譜區(qū)域中的位置信息，由此在感興趣區(qū)域相對(duì)于傳感器元件的相對(duì)移動(dòng)期間隨時(shí)間的記錄對(duì)應(yīng)于掃描感興趣區(qū)域的不同位置。如上所述，感測(cè)設(shè)備100還包括第二二維傳感器元件122，該第二二維傳感器元件122與驅(qū)動(dòng)和讀出電路或其一部分一起形成用于驅(qū)動(dòng)第二二維傳感器元件122的第二傳感器120。第二傳感器120可被適配成用來獲得可從其獲得地理參照信息的感興趣區(qū)域的圖像。第二傳感器120可被適配成用來提供高分辨率圖像，提供關(guān)于感興趣區(qū)域的詳細(xì)的幾何信息(例如地理信息)。經(jīng)由第二傳感器120獲得的圖像可允許在成像的感興趣區(qū)域中導(dǎo)出聯(lián)結(jié)點(diǎn)。

用第二傳感器捕獲圖像的頻率可使得圖像與先前圖像的重疊(例如具有至少10％，更有利地具有至少25％，還更有利地具有至少50％(諸如舉例而言具有60％的重疊))被建立，使得關(guān)于在后續(xù)圖像之間的儀器定向中的相對(duì)變化的信息可被檢測(cè)到。所獲得的關(guān)于旋轉(zhuǎn)的信息可被用作根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的幾何參照信息，以便耦合到使用第一傳感器110獲得的多光譜數(shù)據(jù)，使得地理參照式多光譜數(shù)據(jù)可被獲得。

根據(jù)本發(fā)明，用第二傳感器捕獲圖像的頻率低于用第一傳感器捕獲圖像的頻率。優(yōu)選地，第二傳感器的圖像采集頻率是第一傳感器的圖像采集頻率的整數(shù)分之一，使得用第一傳感器獲取的圖像與用第二傳感器獲取的圖像在時(shí)間上周期性地重合。對(duì)于不存在第二傳感器的同步圖像的第一傳感器的圖像，必須使用經(jīng)插值的幾何數(shù)據(jù)。該經(jīng)插值的幾何數(shù)據(jù)是從在采集時(shí)間上最接近目標(biāo)第一傳感器圖像的第二傳感器圖像(優(yōu)選地是緊接在目標(biāo)第一傳感器圖像之前和之后的第二傳感器圖像)獲得的。在圖5中示意性地例示出了圖像采集頻率的這種差異。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，使用了尤其適合于平臺(tái)姿態(tài)插值的插值算法。要被插值的參數(shù)包括描述感測(cè)設(shè)備的姿態(tài)的各種角度。因此，某些實(shí)施例至少部分地使用以角坐標(biāo)表示的姿態(tài)數(shù)據(jù)的插值。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，在考慮控制感測(cè)設(shè)備和其所安裝的平臺(tái)(例如飛行器)的運(yùn)動(dòng)的力學(xué)定律的情況下，插值算法使用一階導(dǎo)數(shù)(角度和/或線速度)和二階導(dǎo)數(shù)(角度和/或線加速度)來預(yù)測(cè)感測(cè)設(shè)備在所捕獲的圖像之間的時(shí)刻的姿態(tài)。這些一階和二階導(dǎo)數(shù)可從慣性測(cè)量單元(包括GPS、陀螺儀、加速度計(jì)等)獲得。

插值算法的目的是基于(較不頻繁地獲取到的)第二傳感器圖像，針對(duì)每個(gè)第一傳感器圖像(光譜圖像)來獲得平臺(tái)的位置和外部定向的精確估計(jì)。其輸入可從兩個(gè)獨(dú)立源獲得：

－經(jīng)過濾的GPS/IMU(短時(shí)間隔)

使用GPS(位置)和IMU(姿態(tài))：它們以較小的時(shí)間間隔提供“原始”測(cè)量數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)通常具有噪聲，并且各個(gè)測(cè)量并非非常精確。通常使用“卡爾曼濾波”(其是用于這種類型的數(shù)據(jù)的最佳濾波器)來過濾數(shù)據(jù)以在所有時(shí)間點(diǎn)取得平滑的“最可信”估計(jì)。該濾波在圖7的圖中被示為“靜態(tài)校正”。

－基于圖像(高精度)

使用圖像數(shù)據(jù)：(高質(zhì)量、高空間分辨率的第二傳感器圖像)。使用特征(地面控制點(diǎn))來對(duì)圖像中的專用點(diǎn)進(jìn)行匹配。這可產(chǎn)生對(duì)存在G幀可用的時(shí)間點(diǎn)的位置和姿態(tài)的非常精確的估計(jì)。

所有第一傳感器圖像(即所有時(shí)間點(diǎn))的最佳結(jié)果可通過對(duì)兩個(gè)信息源進(jìn)行組合來獲得。我們列出三種可能的方法：

1.校正：使用經(jīng)濾波的結(jié)果，并且每當(dāng)基于圖像的結(jié)果可用時(shí)，通過應(yīng)用簡(jiǎn)單的偏移將經(jīng)濾波的結(jié)果校正成基于圖像的值。該偏移對(duì)下一個(gè)經(jīng)濾波的結(jié)果保持不變。當(dāng)下一個(gè)基于圖像的結(jié)果可用時(shí)，計(jì)算所獲得的結(jié)果的誤差。這在循環(huán)中被反饋以設(shè)置新的偏移。該過程在圖7中描述。

單個(gè)變量的示例結(jié)果被示于圖8所呈現(xiàn)的圖中。所測(cè)得的數(shù)據(jù)是點(diǎn)，示出了在后續(xù)的點(diǎn)之間的實(shí)質(zhì)性噪聲。底部的虛線曲線表示卡爾曼濾波結(jié)果。在點(diǎn)1、11和21處，還存在基于圖像的結(jié)果。偏移量在點(diǎn)1處被設(shè)置，并且被一直應(yīng)用到點(diǎn)10。在點(diǎn)11處，新的偏移被計(jì)算并且被應(yīng)用直到點(diǎn)21。結(jié)果在實(shí)曲線中顯示。在點(diǎn)11和21處，新的偏移被應(yīng)用，這導(dǎo)致了曲線中的陡峭跳變。

2.插值：將經(jīng)濾波的GPS/IMU結(jié)果調(diào)整成可用時(shí)間點(diǎn)的基于圖像的結(jié)果的值。與如在先前方法中應(yīng)用固定的偏移不同，偏移在可能的所有點(diǎn)處被計(jì)算，并且對(duì)于其間的所有點(diǎn)，偏移被插值。簡(jiǎn)單的線性插值可被假設(shè)。

線性插值的示例在圖9所呈現(xiàn)的圖中示出?，F(xiàn)在，短劃線示出了偏移之間的線性插值。在最終結(jié)果中，經(jīng)過濾的結(jié)果的線性行為被替換為基于經(jīng)插值的圖像的結(jié)果?；诮?jīng)插值的圖像的結(jié)果在圖中的實(shí)線中示出。這與基于圖像的點(diǎn)相匹配，并且遵照中間的經(jīng)濾波的曲線的形狀。優(yōu)點(diǎn)在于避免了結(jié)果中的跳變。缺點(diǎn)在于中間結(jié)果只能在下一個(gè)基于圖像的結(jié)果可用之后來計(jì)算。

3.將基于圖像的結(jié)果添加到卡爾曼濾波：基于圖像的結(jié)果可被簡(jiǎn)單地添加到GPS/IMU原始數(shù)據(jù)集。當(dāng)給予適當(dāng)?shù)臋?quán)重以得到較高的精確度時(shí)，卡爾曼濾波將考慮這一點(diǎn)并且最優(yōu)地使用信息。這原則上導(dǎo)致了更好的結(jié)果。

本發(fā)明的實(shí)施例還涉及一種成像系統(tǒng)。在圖4中作為示例示出了包括根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的感測(cè)系統(tǒng)的成像系統(tǒng)200的示意性表示。成像系統(tǒng)200包括如上所述的感測(cè)設(shè)備100。成像系統(tǒng)200還包括用于將射線引導(dǎo)到感測(cè)設(shè)備100的兩個(gè)感測(cè)元件的光學(xué)元件。這樣的光學(xué)元件可例如包括至少一個(gè)透鏡210以用于捕獲要被收集的射線并且將射線聚焦到傳感器元件上。在一些實(shí)施例中，單個(gè)透鏡210可被用于收集兩個(gè)傳感器元件的射線，而在其他實(shí)施例中，不同的透鏡可被用于不同的傳感器元件。在根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例中，可使用射線分離器(諸如舉例而言，分束器220)將收集到的射線分離至兩個(gè)傳感器元件。替代地或者除此之外，在對(duì)使用兩個(gè)傳感器元件所獲得的圖像進(jìn)行關(guān)聯(lián)時(shí)，在同一基板102上被處理的傳感器元件112、122的配置可允許考慮傳感器元件之間的位置信息。

成像系統(tǒng)還可包括圖像處理器230以用于對(duì)利用第一傳感器110和第二傳感器120所獲得的圖像進(jìn)行關(guān)聯(lián)。圖像處理器可例如對(duì)利用第二傳感器120所獲得的幾何信息(例如位置信息)與在第一傳感器110中的不同光譜信道中所獲得的光譜信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，從而獲得精確的高光譜信息。這樣的圖像處理可在單個(gè)處理器中或在多個(gè)處理器中被執(zhí)行。雖然在一些實(shí)施例中，一旦在兩個(gè)傳感器110、120中捕獲關(guān)于相同感興趣區(qū)域的所有信息，就可執(zhí)行基本上直接的處理，但是可以在捕獲完整的圖像集之后執(zhí)行該處理。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的可由處理器230執(zhí)行的圖像處理的更具體描述在稍后將參考圖6作進(jìn)一步討論，圖6例示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于感測(cè)的方法的一個(gè)示例的標(biāo)準(zhǔn)和任選步驟。

成像設(shè)備還可包括用于提供GPS數(shù)據(jù)的全球定位系統(tǒng)和/或用于提供關(guān)于成像系統(tǒng)的慣性數(shù)據(jù)的慣性測(cè)量單元。這樣的組件可幫助提供近似的地理參照數(shù)據(jù)，這可有助于基于用第二傳感器120獲得的圖像來導(dǎo)出地理參照式光譜數(shù)據(jù)。

在一個(gè)方面，本發(fā)明因此還涉及如上所描述的包括如上所述的感測(cè)設(shè)備的成像系統(tǒng)。在另一方面，本發(fā)明還涉及包括這樣的用于監(jiān)視、成像或檢查的成像系統(tǒng)的工業(yè)系統(tǒng)或無人駕駛飛行器(UAV)。因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，感測(cè)設(shè)備包括在同一傳感器上的兩個(gè)感測(cè)元件，使得由于溫度變化的熱負(fù)荷或者使得環(huán)境條件對(duì)于所獲得的結(jié)果具有較小的影響。在又一方面，本發(fā)明涉及一種用于獲得關(guān)于感興趣區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)的方法。因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，可以以高幾何精度來獲得感興趣區(qū)域的多光譜數(shù)據(jù)，該高幾何精度顯著高于單獨(dú)使用全球定位和/或慣性測(cè)量系統(tǒng)所能獲得的幾何精度。該方法尤其適用于其中使用經(jīng)歷相對(duì)于感興趣區(qū)域的相對(duì)移動(dòng)的感測(cè)設(shè)備來獲得感興趣區(qū)域的多光譜數(shù)據(jù)的應(yīng)用，諸如舉例而言，在執(zhí)行航空成像或例如在行進(jìn)的產(chǎn)品的工業(yè)檢查期間。在航空成像的情況下，該方法還尤其適用于無人駕駛飛行器(UAV)，因?yàn)樵摲椒墒褂弥亓枯^輕的組件來執(zhí)行，這是如果無人駕駛飛行器將被使用或?qū)⒈皇褂酶L(zhǎng)的時(shí)間的主要要求。更具體地，所攜載的重量越低，所要求的功率消耗就越低并且用無人駕駛飛行器可獲得更長(zhǎng)的飛行時(shí)間。

為了進(jìn)一步解說根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法的標(biāo)準(zhǔn)和任選特征，圖6例示了用于獲得圖像數(shù)據(jù)的示例性方法的具體流程圖。因此，該示例性方法被適配成捕獲感興趣區(qū)域的至少一個(gè)二維圖像，以用于導(dǎo)出幾何參照信息，以及用于使用如上所述的系統(tǒng)來捕獲高光譜圖像。更具體地，在本示例中，不同的高光譜圖像在感興趣區(qū)域相對(duì)于成像系統(tǒng)的相對(duì)移動(dòng)期間被獲得。高光譜圖像以比幾何參照?qǐng)D像更高的速率被獲取，該速率優(yōu)選地是整數(shù)倍并且可從公共同步塊405被導(dǎo)出。在步驟430中，使用一個(gè)傳感器來執(zhí)行用于獲得感興趣區(qū)域的二維圖像的圖像采集。如步驟432所指示的，這樣的圖像采集包括一組分幅圖像FI₁、FI₂……FI_n的采集，由此捕獲n個(gè)圖像。圖像有利地具有顯著的重疊使得一個(gè)圖像上的幾何信息(例如地理信息)可被傳遞至后續(xù)或先前所捕獲的圖像，并且使得相對(duì)的定向變化可被檢測(cè)到。雖然重疊通?？杀贿x定成60％的量級(jí)，但是本發(fā)明的實(shí)施例不限于此。如步驟434所指示的，聯(lián)結(jié)點(diǎn)可被生成自至少兩個(gè)圖像的重疊。這樣的聯(lián)結(jié)點(diǎn)是在圖像的重疊中出現(xiàn)的點(diǎn)，并因此允許在后續(xù)圖像的采集之間確定儀器定向中的變化。此外，一些地面控制點(diǎn)可例如經(jīng)由GPS，經(jīng)由先前所記錄的圖像的列表等來獲得，從而提供指示感興趣區(qū)域中的對(duì)象與其在二維圖像中的圖像之間的地理相關(guān)性的地理信息。該方法可包括校準(zhǔn)步驟，其中如442中指示的，光束法平差基于在438中指示的所生成的聯(lián)結(jié)點(diǎn)，基于在440中指示的全局定位坐標(biāo)并且基于初始相機(jī)參數(shù)436來執(zhí)行。如444中所指示的，該后處理步驟允許獲得更精確的外部定向，并且如步驟460中所示的，該后處理步驟隨后可被用于獲得具有精確的外部定向的經(jīng)校正的分幅圖像。任選地，還可使用精確的對(duì)象點(diǎn)以及分幅相機(jī)參數(shù)。如步驟446、448、480所指示的，可獲得精確的對(duì)象點(diǎn)和精確的校準(zhǔn)分幅相機(jī)參數(shù)以及標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字高程模型(DEM)產(chǎn)品。

另一方面，在步驟410中，使用另一個(gè)傳感器來執(zhí)行光譜相機(jī)圖像采集(例如高光譜相機(jī)圖像采集)，從而產(chǎn)生如步驟412所指示的光譜圖像集，由此在本示例中每個(gè)光譜圖像由多個(gè)行組成并且每個(gè)行包含特定光譜帶的信息。如參考圖3所述，關(guān)于針對(duì)給定波長(zhǎng)或給定波長(zhǎng)區(qū)域中的感興趣區(qū)域的全光譜信息被分布在不同的、通常隨后被成像的高光譜圖像上，并且如步驟416a、416b所指示的，針對(duì)整個(gè)感興趣區(qū)域使用如414所指示的光譜分離來獲得光譜平面信息。使用在步驟460中所獲得的幾何參照信息，幾何參照式多光譜信息可通過將包括例如定向信息的幾何參照信息耦合到任選地包括如462所指示的經(jīng)校準(zhǔn)的高光譜相機(jī)參數(shù)的光譜平面數(shù)據(jù)來獲得。如418a、418b所示，后者導(dǎo)致了幾何參照式光譜信息。

上述插值步驟發(fā)生在幾何參照462之前，即在階段444。在圖7的更具體的流程圖中示意性地例示了插值。

如步驟420和450中所指示的，使用所獲得的數(shù)據(jù)，可分別針對(duì)多光譜和常規(guī)2維圖像來執(zhí)行圖像的正射校正，從而導(dǎo)致如分別在步驟422和452中所指示的多光譜和常規(guī)2維圖像的正射影像。正射校正是指使用例如傳感器外部定向參數(shù)、分幅相機(jī)參數(shù)(也稱為內(nèi)部定向)以及標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字高程模型(DEM)產(chǎn)品的經(jīng)地形校正的圖像的幾何參照。該操作的結(jié)果是正射影像。如步驟470中所指示的，對(duì)這些正射影像進(jìn)行組合允許執(zhí)行多光譜數(shù)據(jù)的PAN銳化，使得經(jīng)PAN銳化的高光譜正射影像可被獲得(如步驟472所指示)。如步驟454所指示的，常規(guī)2維圖像的正射校正可產(chǎn)生數(shù)字表面模型。

以上的示意性概述例示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的一些標(biāo)準(zhǔn)的和任選的特征以及優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，依賴于來自不同光譜圖像的信息的處理步驟的性能可通過提供任選的初步重新歸一化步驟來得到提高。該初步重新歸一化步驟可包括在相同布置的區(qū)域中劃分光譜圖像；對(duì)于每個(gè)區(qū)域，計(jì)算跨所述圖像集的預(yù)定特性；并且對(duì)于每個(gè)圖像，根據(jù)所述區(qū)域的預(yù)定特性來重新歸一化每個(gè)區(qū)域中的亮度值。對(duì)于所述區(qū)域，可計(jì)算亮度值的一個(gè)或多個(gè)代表性特性。區(qū)域上的平均亮度值是一個(gè)這樣的特性。另一個(gè)有用的特性是亮度值的標(biāo)準(zhǔn)偏差，其給出了將被測(cè)量的對(duì)比度的指示。更一般地，亮度值的分布可在更大的特性集合中被計(jì)算并表示。每個(gè)面積的所獲得的特性集合可被用作歸一化系數(shù)。在使用特性應(yīng)用歸一化之后，這些特性的值在所得圖像中的不同區(qū)域上變得均勻。

確定歸一化系數(shù)的過程通過在足夠大的圖像集上進(jìn)行平均來執(zhí)行，以便平均化圖像內(nèi)容的效果。

之后，可使用所建立的系數(shù)在相同的圖像上或者在用相同儀器以類似方式獲得的其他圖像上執(zhí)行歸一化。該過程簡(jiǎn)化了工作方式，因?yàn)椴槐貫槊總€(gè)新的圖像集計(jì)算新的系數(shù)。

預(yù)處理的使用尤其基于發(fā)明人的洞察，即在表示不同波長(zhǎng)帶中的物理特征的同一采集系列的不同光譜圖像之間，給定物理特征的亮度差存在兩個(gè)分量：(1)該物理特征可在不同波長(zhǎng)帶中具有不同的反射率，以及(2)傳感器可在不同波長(zhǎng)帶中具有不同的靈敏度。第二因素可通過相對(duì)于代表每個(gè)相應(yīng)部分的平均值對(duì)圖像的各個(gè)部分進(jìn)行重新歸一化來得到補(bǔ)償。雖然不可能補(bǔ)償?shù)谝灰蛩兀前l(fā)明人驚奇地發(fā)現(xiàn)，在單獨(dú)補(bǔ)償?shù)诙蛩刂?，配?zhǔn)算法等的效率已極大地改善。該效應(yīng)被認(rèn)為是由于真實(shí)世界的物理對(duì)象通常隨大部分感興趣的頻譜上的波長(zhǎng)而展現(xiàn)出緩慢變化的反射率的事實(shí)。

預(yù)定的特性可以是平均亮度，并且重新歸一化可包括相對(duì)于平均亮度值來重新歸一化每個(gè)區(qū)域中的亮度值。

這些區(qū)域可對(duì)應(yīng)于各個(gè)像素。該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，傳感器在每個(gè)像素的基礎(chǔ)上被有效地校準(zhǔn)，使得各個(gè)像素－濾光器組合的靈敏度的變化可被納入考慮，而不管這種變化的來源(包括制造公差或?yàn)V光器中的雜質(zhì))。這導(dǎo)致偽像的最大抑制。通過將光學(xué)系統(tǒng)添加到像素－濾光器組合，完整的成像系統(tǒng)被獲得?？蛇x擇來包括由光學(xué)系統(tǒng)造成的靈敏度變化以校正那些靈敏度變化或者排除它們，使得系統(tǒng)對(duì)不同的光學(xué)系統(tǒng)保持通用。

替代地，這些區(qū)域可對(duì)應(yīng)于有區(qū)別的波長(zhǎng)帶。該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，可對(duì)每個(gè)像素塊執(zhí)行重歸一化，其中塊通常表示傳感器的矩形帶或者多個(gè)矩形區(qū)域的組合。

在本發(fā)明的實(shí)施例的示例主要涉及用于航空攝影、航空成像或衛(wèi)星成像的幾何參照的情況下，如上所述，本發(fā)明的實(shí)施例不限于此，并且還可例如用于工業(yè)檢查等。在一個(gè)示例中，感測(cè)設(shè)備可例如用于檢查傳送帶上的貨物，舉例而言，用于檢測(cè)貨物之間的異物或用于檢測(cè)偏離的貨物。這種異物或偏離的貨物通常將顯示出偏離預(yù)期光譜圖像的光譜圖像。幾何參照信息可以是物體或材料的側(cè)向位置，但也可以是高度或相對(duì)高度。物體的這種高度或相對(duì)高度可例如基于幾何參照傳感器相對(duì)于被成像的物體的視角的幾何參照信息來確定。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知基于相對(duì)于待成像的整個(gè)感興趣區(qū)域的已知傳感器位置和視角從圖像數(shù)據(jù)導(dǎo)出高度信息。

在一個(gè)方面，本發(fā)明還涉及一種處理系統(tǒng)，其中用于感測(cè)或成像的方法或者如在前述方面的實(shí)施例中描述的這種方法的一部分是以基于軟件的方式實(shí)現(xiàn)的。這樣的處理系統(tǒng)可包括耦合到存儲(chǔ)器子系統(tǒng)的至少一個(gè)可編程處理器，該存儲(chǔ)器子系統(tǒng)包括至少一種形式的存儲(chǔ)器，例如RAM、ROM等。應(yīng)當(dāng)注意，處理器或多個(gè)處理器可以是通用或?qū)Ｓ锰幚砥?，并且可包含在設(shè)備中，例如具有執(zhí)行其他功能的其他組件的芯片。因此，本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面可實(shí)現(xiàn)在數(shù)字電子電路中，或計(jì)算機(jī)硬件、固件、軟件中，或它們的組合中。處理系統(tǒng)可包括具有至少一個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器和/或CD-ROM驅(qū)動(dòng)器和/或DVD驅(qū)動(dòng)器的存儲(chǔ)子系統(tǒng)。在一些實(shí)現(xiàn)中，可包括顯示系統(tǒng)、鍵盤和定點(diǎn)設(shè)備作為用戶接口子系統(tǒng)的一部分以便向用戶提供手動(dòng)輸入信息。也可以包括用于輸入和輸出數(shù)據(jù)的端口?？砂ǜ嘣?，諸如網(wǎng)絡(luò)連接、到各個(gè)設(shè)備的接口等。處理系統(tǒng)的各種元件可以以包括經(jīng)由總線子系統(tǒng)的各種方式被耦合。存儲(chǔ)器子系統(tǒng)的存儲(chǔ)器可在某一時(shí)間保存當(dāng)在處理系統(tǒng)上被執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)本文所描述的方法實(shí)施例的步驟的一組指令的一部分或全部。

本發(fā)明還包括當(dāng)在計(jì)算設(shè)備上被執(zhí)行時(shí)提供根據(jù)本發(fā)明的任何方法的功能的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。這樣的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可有形地實(shí)施在承載用于由可編程處理器執(zhí)行的機(jī)器可讀代碼的載體介質(zhì)中。本發(fā)明因此涉及載有計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的載體介質(zhì)，當(dāng)在計(jì)算裝置上執(zhí)行時(shí)其提供用于執(zhí)行如前所述的任何方法的指令。術(shù)語“載體介質(zhì)”是指參與向執(zhí)行的處理器提供指令的任何介質(zhì)。這樣的介質(zhì)可采取許多形式，包括但不限于非易失性介質(zhì)和傳輸介質(zhì)。非易失性介質(zhì)包括諸如作為大容量存儲(chǔ)的一部分的存儲(chǔ)設(shè)備，例如光盤或磁盤。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的常見形式包括CD-ROM、DVD、柔性盤或軟盤、磁帶、存儲(chǔ)器芯片或卡帶、或計(jì)算機(jī)可從中作讀取的任何其他介質(zhì)形式。各種形式的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可涉及將一個(gè)或多個(gè)指令的一個(gè)或多個(gè)序列攜載至處理器以供執(zhí)行。計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品也可經(jīng)由諸如LAN、WAN或因特網(wǎng)之類的網(wǎng)絡(luò)中的載波傳輸。傳輸介質(zhì)也可以采用聲波或光波的形式，例如那些在無線電波和紅外數(shù)據(jù)通信期間生成的波。傳輸介質(zhì)包括同軸電纜、銅導(dǎo)線和光纖，包括含計(jì)算機(jī)內(nèi)部總線的各類導(dǎo)線。

盡管已經(jīng)在附圖和前面的描述中具體地解說和描述了本發(fā)明，但是此類解說和描述被認(rèn)為是解說性的或者示例性的而非限制性的。本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)踐所要求保護(hù)的發(fā)明時(shí)，可以理解和實(shí)現(xiàn)所公開的實(shí)施例的其他變型。前面的描述具體說明了本發(fā)明的某些實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解，無論前述內(nèi)容在文本中出現(xiàn)得多么具體，本發(fā)明可以以許多方式實(shí)踐，并因此不限于所公開的實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)注意的是，在描述本發(fā)明的某些特征或方面時(shí)，特定術(shù)語的使用不應(yīng)當(dāng)用來暗示術(shù)語在本文中被重定義以受限于包括與所述術(shù)語相關(guān)聯(lián)的本發(fā)明的特征或方面的任何特定特性。

單個(gè)處理器或其他單元可履行權(quán)利要求書中所述的若干項(xiàng)的功能。在相互不同的從屬權(quán)利要求中陳述某些措施的純粹事實(shí)并不表示不能有利地使用這些措施的組合。計(jì)算機(jī)程序可被存儲(chǔ)/分布在合適的介質(zhì)(諸如與其他硬件一起或作為其他硬件的一部分提供的光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì))上，但也可以其他形式(諸如經(jīng)由因特網(wǎng)或者其他有線或無線電信系統(tǒng))來分布。權(quán)利要求中的任何引用符號(hào)不應(yīng)被解釋為限制范圍。

雖然上文已參考特定實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是這是為了闡明而非限制本發(fā)明。技術(shù)人員將理解，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，所公開的特征的各種修改和不同的組合是可能的。