图像获取设备和图像获取系统
阅读：543发布：2024-02-19
专利汇可以提供图像获取设备和图像获取系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及图像获取设备和图像获取系统。一种图像获取设备包括用于获取由在时间序列上连续的 帧 图像组成的视频图像的第一 照相机 14、与所述第一照相机处于已知关系并被用于获取要测量对象的两个或更多 光谱 图像的第二照相机15以及图像拾取控制设备21，并且在该图像获取设备中，所述图像拾取控制设备被配置成从所述帧图像中的一个提取两个或更多特征点，在在时间序列上连续的帧图像中连续地 指定 所述特征点，基于所述特征点关于对应于所述两个或更多光谱图像的帧图像执行帧图像之间的图像匹配，并根据由所述图像匹配获得的条件将所述两个或更多光谱图像合成。，下面是图像获取设备和图像获取系统专利的具体信息内容。
1.一种图像获取设备，包括用于获取由在时间序列上连续的帧图像组成的视频图像的第一照相机、与所述第一照相机处于已知关系并被用于获取要测量对象的两个或更多光谱图像的第二照相机以及图像拾取控制设备，其中，所述图像拾取控制设备被配置成从所述帧图像中的一个提取两个或更多特征点，在在时间序列上连续的帧图像中连续地指定所述特征点，基于所述特征点关于对应于所述两个或更多光谱图像的帧图像执行帧图像之间的图像匹配，并根据由所述图像匹配获得的条件将所述两个或更多光谱图像合成，其中，所述图像拾取控制设备执行视频图像与帧图像的同步，由所述第二照相机来获取光谱图像，执行帧图像之间的图像跟踪，执行对应于在时间方面连续的两个光谱图像的两个帧图像的图像匹配，在所述图像匹配中获得的条件下将所述两个光谱图像合成，连续地重复所述帧图像的所述图像匹配和光谱图像的合成，并将所有光谱图像合成。
2.根据权利要求1所述的图像获取设备，其中，所述图像拾取控制设备同步地获取所述帧图像和所述光谱图像，并基于每个帧图像上的所述特征点的位置来执行每个光谱图像的相对定位。
3.根据权利要求1所述的图像获取设备，其中，所述图像拾取控制设备从由所述第一照相机拍摄的视频图像的第一帧图像提取至少五个特征点，通过图像跟踪在第n个帧图像中指定所述至少五个特征点，基于两个图像的所述特征点来执行立体匹配，并准备所述要测量对象的三维模型。
4.根据权利要求3所述的图像获取设备，其中，所述图像拾取控制设备将合成光谱图像的波长分量的信息组合到所述三维模型。
5.根据权利要求1所述的图像获取设备，其中，由所述第二照相机获取的光谱图像被作为关于预定波长范围的二维图像获取。
6.一种图像获取系统，包括飞行对象、安装在所述飞行对象上的GPS设备、用于控制所述飞行对象的飞行的控制设备、安装在所述飞行对象上并用于获取由在时间序列上相互连续的帧图像组成的视频图像的第一照相机、以与所述第一照相机的已知关系提供并用于获取要测量对象的光谱图像的第二照相机以及图像拾取控制设备，其中，所述飞行对象从第一点移动至第二点，所述GPS设备在地心坐标系中测量第一点的位置和第二点的位置，所述第一照相机获取第一点的静态图像，在从第一点移动至第二点期间获取视频图像，并且进一步地，在第二点处获取静态图像，所述第二照相机在预定波长范围内获取两个或更多光谱图像，所述图像拾取控制设备从第一点处的静态图像提取两个或更多特征点，在从第一点移动至第二点期间从视频图像执行视频图像跟踪，在第二点处的静态图像中指定所述特征点，基于所述特征点来执行第一点处的静态图像与第二点处的静态图像的立体匹配，基于地心坐标系中的所述第一点和所述第二点的位置来准备三维模型，并且所述图像拾取控制设备将两个或更多光谱图像合成，准备光谱合成图像，将所述三维模型与所述光谱合成图像合成，并准备具有所述要测量对象的三维位置数据和光谱信息的四维模型，其中，所述第二照相机在第一点处的悬停飞行期间在预定波长范围内获取两个或更多光谱图像并在第二点处的悬停飞行期间在预定波长范围内获取两个或更多光谱图像，所述图像拾取控制设备将第一点的两个或更多光谱图像合成，准备第一光谱合成图像，将第二点的两个或更多光谱图像合成，准备第二光谱合成图像，将所述三维模型与所述第一光谱合成图像和所述第二光谱合成图像中的至少一个合成，并准备具有所述要测量对象的三维位置数据和光谱信息的四维模型。
7.根据权利要求6所述的图像获取系统，其中，所述第一照相机在所述悬停飞行中获取同一位置视频图像，所述图像拾取控制设备对所述同一位置视频图像的帧图像执行同步，由所述第二照相机来获取光谱图像，执行帧图像之间的图像跟踪，执行对应于在时间方面连续的两个光谱图像的两个帧图像的图像匹配，在由所述图像匹配获得的条件下将所述两个光谱图像合成，连续地重复所述帧图像的所述图像匹配和光谱图像的合成，并将在所述悬停飞行期间获取的所有光谱图像合成。
8.根据权利要求6所述的图像获取系统，其中，所述第二照相机在从第一点移动至第二点期间在预定波长范围内获取两个或更多光谱图像。
9.根据权利要求8所述的图像获取系统，其中，所述图像拾取控制设备执行视频图像与帧图像的同步，由所述第二照相机来获取光谱图像，执行帧图像之间的图像跟踪，执行对应于在时间方面连续的两个光谱图像的两个帧图像的图像匹配，在所述图像匹配中获得的条件下将所述两个光谱图像合成，连续地重复所述帧图像的所述图像匹配和光谱图像的合成，并将在所述移动过程期间获取的所有光谱图像合成。
图像获取设备和图像获取系统
技术领域
背景技术
[0002] 过去，已经进行了实践以通过执行要测量对象的数字摄影测量等来在获取要测量对象的三维数据的同时获得要测量对象的图像并获得具有该图像的三维数据。
[0003] 具有如在常规类型三维测量设备中获得的图像的三维数据能够在地图数据等中使用，并且这些数据具有增加可见度的效果或其它效果。
[0004] 另一方面，这样获得的数据是要测量对象的三维位置数据，并且所获得的信息提供要测量对象的三维位置。
[0005] 当对要测量对象执行测量时，期望的是能够获得更多信息，并且期望的是—不仅能够获取要测量对象的位置信息，而且能够获取关于要测量对象的性质的信息。
[0006] 例如，如果能够获得关于农产品的生长条件的信息，则其将对增加进行适当判定并对农业劳动采取适当行动的可能性有所贡献。或者，如果将可以进行关于被暴露于地表等的矿物质类型的明确判断，则其将有助于进行土木工程方法的适当选择或用于其它目的。
发明内容
[0008] 为了达到上述目的，根据本发明的图像获取设备包括：用于获取由在时间序列上连续的帧图像组成的视频图像的第一照相机、与第一照相机处于已知关系并被用于获取要测量对象的两个或更多光谱图像的第二照相机、以及图像拾取控制设备，并且在该图像获取设备中，图像拾取控制设备被配置成从帧图像中的一个提取两个或更多特征点，以在时间序列上连续的帧图像中连续地指定特征点，基于该特征点来相对于与所述两个或更多光谱图像相对应的帧图像执行帧图像之间的图像匹配，并根据由图像匹配获得的条件将所述两个或更多光谱图像合成。
[0009] 此外，在根据本发明的图像获取设备中，所述图像拾取控制设备同时地获取帧图像和光谱图像，并基于每个帧图像上的特征点的位置来执行每个光谱图像的相对定位。
[0010] 此外，在根据本发明的图像获取设备中，所述图像拾取控制设备从由第一照相机拍摄的视频图像的第一帧图像中提取至少五个特征点，通过图像跟踪来在第n个帧图像中指定至少五个特征点，基于两个图像的特征点来执行立体匹配，并准备（prepare）要测量对象的三维模型。
[0011] 此外，在根据本发明的图像获取设备中，所述图像拾取控制设备将合成的光谱图像的波长分量的信息组合到三维模型。
[0012] 此外，在根据本发明的图像获取设备中，获取由第二照相机获取的光谱图像作为关于预定波长范围的二维图像。
[0013] 此外，根据本发明的图像获取系统包括飞行对象、安装在该飞行对象上的GPS设备、用于控制所述飞行对象的飞行的控制设备、安装在所述飞行对象上并用于获取由在时间序列上相互连续的帧图像构成的视频图像的第一照相机、以与第一照相机的已知关系提供并用于获取要测量对象的光谱图像的第二照相机，以及图像拾取控制设备，并且在所述图像获取系统中，所述飞行对象从第一点移动至第二点，所述GPS设备在地心坐标系中测量第一点的位置和第二点的位置，所述第一照相机获取第一点的静态图像，在从第一点移动至第二点期间获取视频图像，并且进一步地在第二点处获取静态图像，所述第二照相机在预定波长范围内获取两个或更多光谱图像，所述图像拾取控制设备从第一点处的静态图像提取两个或更多特征点，在从第一点移动至第二点期间从视频图像执行视频图像跟踪，在第二点处的静态图像中指定特征点，基于该特征点执行第一点处的静态图像与第二点处的静态图像的立体匹配，基于地心坐标系中的第一点和第二点的位置来准备三维模型，并且所述图像拾取控制设备将两个或更多光谱图像合成，准备光谱合成图像，将三维模型与光谱合成图像合成，并准备具有要测量对象的光谱信息和三维位置数据的四维模型。
[0014] 此外，在根据本发明的图像获取系统中，第二照相机在第一点处的悬停飞行期间在预定波长范围内获取两个或更多光谱图像并在第二点处的悬停飞行期间在预定波长范围内获取两个或更多光谱图像，所述图像拾取控制设备将第一点的两个或更多光谱图像合成，准备第一光谱合成图像，将第二点的两个或更多光谱图像合成，准备第二光谱合成图像，将三维模型与第一光谱合成图像和第二光谱合成图像中的至少一个合成，并准备具有要测量对象的光谱信息和三维位置数据的四维模型。
[0015] 此外，在根据本发明的图像获取系统中，第一照相机在悬停飞行中获取同一位置视频图像，所述图像拾取控制设备对同一位置视频图像的帧图像执行同步，用第二照相机来获取光谱图像，执行帧图像之间的图像跟踪，执行与在时间方面连续的两个光谱图像相对应的两个帧图像的图像匹配，在由图像匹配获得的条件下将两个光谱图像合成，连续地重复帧图像的图像匹配和光谱图像的合成，并将在悬停飞行期间获取的所有光谱图像合成。
[0016] 此外，在根据本发明的图像获取系统中，所述第二照相机在从第一点移动至第二点期间在预定波长范围内获取两个或更多图像。
[0017] 此外，在根据本发明的图像获取系统中，所述图像拾取控制设备执行视频图像与帧图像的同步，用第二照相机来获取光谱图像，执行帧图像之间的图像跟踪，执行与在时间方面连续的两个光谱图像相对应的两个帧图像的图像匹配，在如在图像匹配中获得的条件下将两个光学图像合成，连续地重复帧图像的图像匹配和光谱图像的合成，并将在移动过程期间获取的所有光谱图像合成。
[0018] 根据本发明，一种图像获取设备包括用于获取由在时间序列上连续的帧图像组成的视频图像的第一照相机、与第一照相机处于已知关系并被用于获取要测量对象的两个或更多光谱图像的第二照相机、以及图像拾取控制设备，并且在图像获取设备中，所述图像拾取控制设备被配置成从帧图像中的一个提取两个或更多特征点，以在时间序列上连续的帧图像中连续地指定特征点，基于所述特征点相对于与两个或更多光谱图像相对应的帧图像执行帧图像之间的图像匹配，并根据由图像匹配获得的条件将两个或更多光谱图像合成。结果，可以在其中在光谱图像之间发生偏差的情况下进行修正，并以较高的准确度获取光谱合成图像和超光谱图像。
[0019] 此外，根据本发明，在图像获取设备中，图像拾取控制设备同时地获取帧图像和光谱图像，并基于每个帧图像上的特征点的位置来执行每个光谱图像的相对定位。结果，可以在其中在光谱图像之间发生偏差的情况下进行修正并以较高的准确度对光谱图像进行合成。
[0020] 此外，根据本发明，在图像获取设备中，图像拾取控制设备从由第一照相机拍摄的视频图像的第一帧图像提取至少五个特征点，通过图像跟踪来在第n个帧图像中指定至少五个特征点，基于两个图像的特征点来执行立体匹配，并准备要测量的对象的三维模型。结果，在第n个帧图像中指定特征点将更加容易，并且能够以更容易的方式执行立体匹配。
[0021] 此外，根据本发明，在图像获取设备中，图像拾取控制设备将合成光谱图像的波长分量的信息组合到三维模型。结果，除三维位置信息之外，可以获取包括光谱信息的四维图像。
[0022] 此外，根据本发明，一种图像获取系统包括飞行对象、安装在飞行对象上的GPS设备、用于控制飞行对象的控制设备、安装在飞行对象上并用于获取由在时间序列上相互连续的帧图像组成的视频图像的第一照相机、以与第一照相机成已知关系提供并用于获取要测量的对象的光谱图像的第二照相机、以及图像拾取控制设备，并且在该图像获取系统中，飞行对象从第一点移动至第二点，GPS设备在地心坐标系中测量第一点的位置和第二点的位置，所述第一照相机获取第一点的静态图像，在从第一点移动至第二点期间获取视频图像，并且进一步地在第二点处获取静态图像，所述第二照相机在预定波长范围内获取两个或更多光谱图像，所述图像拾取控制设备从第一点处的静态图像提取两个或更多特征点，在从第一点移动至第二点期间从视频图像执行视频图像跟踪，在第二点处的静态图像中指定特征点，基于特征点来执行第一点处的静态图像与第二点处的静态图像的立体匹配，基于地心坐标系中的第一点和第二点的位置来准备三维模型，并且所述图像拾取控制设备将两个或更多光谱图像合成，准备光谱合成图像，将三维模型与光谱合成图像合成，并准备具有要测量对象的三维位置数据和光谱信息的四维模型。结果，可以获取如在高空中容易地看到的四维模型，并容易地获取要测量对象的任意点处的三维位置数据和光谱信息。
[0023] 此外，根据本发明，在图像获取系统中，所述第二照相机在第一点处的悬停飞行期间在预定波长范围内获取两个或更多光谱图像并在第二点处的悬停飞行期间在预定波长范围内获取两个或更多光谱图像，该图像拾取控制设备将第一点的两个或更多光谱图像合成，准备第一光谱合成图像，将第二点的两个或更多光谱图像合成，准备第二光谱合成图像，将三维模型与所述第一光谱合成图像和第二光谱合成图像中的至少一个合成，并准备具有要测量对象的三维位置数据和光谱信息的四维模型。结果，可以获取如在高空中容易地看到的四维模型，并容易地获取要测量对象的任意点处的三维位置数据和光谱信息。
[0024] 此外，根据本发明，在图像获取系统中，所述第一照相机在悬停飞行中获取同一位置视频图像，所述图像拾取控制设备对该同一位置视频图像的帧图像执行同步，由第二照相机来获取光谱图像，执行帧图像之间的图像跟踪，执行对应于在时间方面连续的两个光谱图像的两个帧图像的图像匹配，在由图像匹配获得的条件下将两个光谱图像合成，连续地重复帧图像的图像匹配和光谱图像的合成，并将在悬停飞行期间获取的所有光谱图像合成。结果，即使当在在其中飞行对象不完全处于悬停状态的条件下获取的两个或更多光谱图像之间发生偏差时，也可以经由帧图像的图像匹配来执行光谱图像之间的定位或匹配，并以较高的准确度来准备光谱合成图像。
[0025] 此外，根据本发明，在图像获取系统中，所述第二照相机在从第一点移动至第二点期间在预定波长范围内获取两个或更多图像。结果，可以获取如在高空中容易地看到的四维模型，并容易地获取要测量对象的任意点处的三维位置数据和光谱信息。
[0026] 此外，根据本发明，在图像获取系统中，所述图像拾取控制设备执行视频图像与帧图像的同步，由第二照相机来获取光谱图像，执行帧图像之间的图像跟踪，执行对应于在时间方面连续的两个光谱图像的两个帧图像的图像匹配，将在如在图像匹配中获得的条件下将两个光学图像合成，连续地重复帧图像的图像匹配和光谱图像的合成，并将在移动过程中获取的所有光谱图像合成。结果，关于在移动期间由飞行对象获取的两个或更多光谱图像，可以经由帧图像的图像匹配来执行光谱图像之间的定位或匹配，并以高准确度来准备光谱合成图像。附图说明
[0027] 图1是示出了在其上面安装有根据本发明的图像拾取设备的小飞行对象的示意图；
[0028] 图2是图像拾取设备的照相机单元和图像拾取控制设备的示意性方框图；
[0029] 图3是示出了用于测量飞行对象的高度和来自图像的测量点的坐标的数字摄影测量的原理的说明图，所述图像是飞行对象从两个点获取的；
[0030] 图4是关于其中照相机倾斜的情况下的数字摄影测量中的相对定向的说明图；
[0032] 图6是示出通过的光的入射角与峰值波长之间的关系的图表；
[0033] 图7是示出在光进入干涉滤波器时与入射角匹配的波长传输特性曲线的图表；
[0034] 图8A和图8B每个表示示出具有本发明的实施例中的将在另一光谱照相机中使用的反射式干涉滤波器的光学系统的说明图。图8A示出其中光阑孔与光轴同时发生的条件且图8B示出其中光阑孔被与光轴分离的条件；
[0035] 图9A和图9B每个表示示出具有本发明的实施例中的将仍在另一光谱照相机中使用的反射式干涉滤波器的光学系统的说明图。图9A示出其中光阑孔与光轴同时发生的条件且图9B示出其中光阑孔与光轴分离的条件；
[0036] 图10是示出提供有具有不同特性的多个干涉膜的干涉滤波器的前视图；
[0037] 图11示出本实施例中的将获取超光谱图像的条件的说明图；
[0038] 图12A和图12B每个表示示出了其中由在悬停状态下飞行的直升飞机获取多个图像的情况下的图像之间的条件的说明图；
[0039] 图13是示出本发明的实施例中的操作的流程图；
[0040] 图14是示出图13中的步骤03和步骤08的细节的流程图；以及
[0041] 图15是解释本发明的第二实施例中的操作的流程图。
具体实施方式
[0042] 下面将通过参考附图来给出关于本发明的实施例的说明。
[0044] 图1示出其中安装了根据本实施例的图像获取设备的小型飞行对象1。
[0045] 在图1中，附图标记2表示将安装在地面上的基站控制设备。基站控制设备2能够执行到和来自飞行对象1的数据通信，并且基站控制设备2控制飞行对象1的飞行、设置和修改飞行计划以及存储和管理由飞行对象1收集的信息。
[0046] 飞行对象1是被用作自主地飞行的小型飞行对象的直升飞机。该直升飞机1是由来自基站控制设备2的远程控制进行操作的。或者，从基站控制设备2在直升飞机1的控制设备（未示出）上设置飞行计划，并且控制设备控制导航装置（稍后将描述），并且根据飞行计划来执行自主飞行。控制设备控制导航装置并控制直升飞机1在预定速度下且在预定高度下，并且还能够在某个预定位置处的悬停状态下（固定不动的飞行条件）控制直升飞机1。
[0047] 直升飞机1具有直升飞机主体3，以及安装在直升飞机主体3上的与要求的一样多的螺旋桨（例如四组螺旋桨4、5、6和7，每个分别安装在前、后、左和右位置处）。螺旋桨4、5、6和7中的每个被单独地与电动机（未示出）耦合，并且每个电动机被设计成被独立地控制。螺旋桨4、5、6和7和电动机等一起组成直升飞机1的导航装置。
[0048] 在直升飞机主体3上，安装有用于测量直升飞机1的参考位置的GPS设备9。
[0049] 在直升飞机1的直升飞机主体3上，提供有机载的图像拾取设备11。图像拾取设备11具有光轴12，并且光轴12被设计成沿着向下方向延伸，从而使得图像拾取设备11沿着直升飞机1的向下方向拍摄各位置的图像。
[0050] 接下来，参考图2，将给出关于图像拾取设备11的近似布置的描述。
[0051] 图像拾取设备11具有照相机单元13和图像拾取控制设备21。图像拾取控制设备21能够基于由照相机单元13获取的图像数据并基于来自GPS设备9的位置信息执行要测量对象的数字摄影测量，并执行处理，诸如由照相机单元13获取的光谱数据与图像数据的合成或其它类型的处理。
[0052] 首先，将给出关于照相机单元13的描述。
[0053] 照相机单元13包括被用作第一照相机的图像照相机14和被用作第二照相机的光谱照相机15。光轴12被半反射镜16划分。图像照相机14提供于一个光轴12a上，并且光谱照相机15提供于另一光轴12b上。图像照相机14按照原样获取要测量对象的图像（真实图像），并且光谱照相机15获取光谱图像。
[0054] 如上所述，图像照相机14和光谱照相机15具有公共的光轴12，并且图像照相机14和光谱照相机15处于已知关系。或者，可以单独地提供图像照相机14和光谱照相机15。
并且，图像照相机14的光轴和光谱照相机15的光轴被相互平行地设置。光轴之间的距离是已知的，并且图像照相机14和光谱照相机15被以相互的已知关系设置。
并且，图像照相机14的光轴和光谱照相机15的光轴被相互平行地设置。光轴之间的距离是已知的，并且图像照相机14和光谱照相机15被以相互的已知关系设置。
[0055] 图像照相机14拍摄要测量点处的图像并输出数字图像数据。图像照相机14可以是以预定时间间隔拍摄静态图像的照相机或将连续地拍摄图像的视频照相机。
[0056] 图像照相机14具有CCD或CMOS传感器，其为作为图像拾取元件14a的像素的集合体，并且光轴12a与图像拾取元件14a之间的关系是以使得光轴12a垂直地通过图像拾取元件14a的中心（即摄影检测表面的坐标的中心）这样的方式设置的。因此，其被设计成使得图像拾取元件14a的每个像素能够指定图像拾取元件14a上的位置，并且此外能够识别每个像素的场角（即相对于光轴12的角度）。
[0057] 光谱照相机15具有CCD或CMOS传感器，其为作为图像拾取元件15a的像素的集合体，与图像照相机14的情况类似，并且光轴12b与图像拾取元件15a之间的关系是以使得光轴12b垂直地通过图像拾取元件15a的中心（即摄影检测表面的坐标的中心）这样的方式设置的。因此，图像拾取元件15a的每个像素能够识别图像拾取元件15a上的位置（坐标），并且能够识别每个像素的场角（即相对于光轴12的角度）。此外，图像拾取元件15a的每个像素和图像拾取元件14a的每个像素以一对一关系匹配。
[0058] 现在，将给出关于图像拾取控制设备21的描述。
[0059] 图像拾取控制设备21包括运算控制单元（CPU）22、图像数据记录单元23、图像控制器24、照相机控制单元25、光谱照相机控制器26、光谱数据存储单元27、图像合成单元28、图像处理单元29、特性提取单元31、匹配单元32、测量单元33、模型图像准备单元34、显示单元35和存储单元36。
[0060] 照相机控制单元25同时地控制图像照相机14和光谱照相机15。图像控制器24基于来自照相机控制单元25的指令信号来驱动图像照相机14并获取图像数据（真实图像数据）。这样获取的图像数据与图像拾取时间相关联并被存储在图像数据记录单元23中。
[0061] 光谱照相机控制器26根据来自照相机控制单元25的指令来驱动光谱照相机15并获取光谱图像数据。光谱图像数据与时间相关联并被存储在光谱数据存储单元27中。
[0062] 图像合成单元28将存储在图像数据记录单元23中的图像数据与存储在光谱数据存储单元27中的光谱图像数据合成，从而以使得一个图像的所有像素都具有光谱信息这样的方式合成超光谱图像。
[0063] 图像处理单元29具有特性提取单元31和匹配单元32，并且能够从一个帧的图像数据提取至少五个或更多特征点（通过点）。然后，根据在时间方面不同的图像数据上的特征点或根据从不同的图像拾取点获取的图像数据来执行图像的跟踪和图像的匹配。
[0065] 测量单元33实现用以基于由图像照相机14从不同的图像拾取位置获取的两个图像数据来执行数字摄影测量的功能。
[0066] 模型图像准备单元34用来使由测量单元33测量的每个像素的距离数据与超光谱图像相关联，并准备模型图像，其具有四维数据，即二维位置数据（平面坐标数据）+光谱数据+高度数据。
[0067] 在第一存储单元36中，存储了各种类型的程序。这些程序包括：照相机控制所需的程序、图像数据和光谱图像数据的合成所需的程序、图像处理所需的程序、测量所需的程序、模型图像的准备所需的程序、用于控制显示单元35的程序等。可以在存储单元36的一部分中准备图像数据记录单元23和光谱数据存储单元27。
[0068] 接下来，参考图3和图4，将给出关于用数字摄影测量进行的距离测量的描述。
[0069] 在这里认为在图3中，直升飞机1从点O1飞到点O2，并且在点O1和点O2处拍摄图像。从点O1至点O2的距离B是摄影基线长度。数字41-1和数字41-2每个分别表示点O1和点O2处的图像拾取设备11的图像拾取元件41，并且图像拾取元件41-1和41-2等价于图像数据。图3示出图像拾取设备11的光轴12沿垂直方向行进的情况，即其中直升飞机1处于水平姿势的情况。
[0070] 在点O1处拍摄的图像上的测量点P的位置（即图像拾取元件上的位置）将是p1（x1, y1），并且在点O2处拍摄的图像上的测量点P的位置（即图像拾取元件上的位置）将是p2（x2, y2）。根据三角形（O1, O2和P）、三角形（O1, p1）和三角形（O2, p2）的相似性关系将图像拾取设备11的焦距f和从摄影基线长度B至点P的距离Z（直升飞机1的高度距离）确定为：
[0071] Z = -Bf/(x1 + x2)
[0072] 在这里，可以用GPS设备9来测量点O1和点O2的地面坐标。摄影基线长度B是两个点之间的距离，即点O1与点O2之间的距离，并且能够基于GPS设备9的测量结果来获得摄影基线长度B。并且，根据GPS设备9的测量，能够同样地根据p1（x1, y1）和p2（x2, y2）及根据点O1和点O2的地心位置来确定测量点P的地心位置（平面坐标）。
[0073] 因此，根据在直升飞机1的移动过程中连续地拍摄的两个图像，能够实时地确定直升飞机1的高度（即距离地面的高度）（高度距离的测量）。
[0074] 在如上所述的数字摄影测量中，p1（x1, y1）和p2（x2, y2）对应于在点O1处拍摄的左图像42和在点O2处拍摄的右图像43的公共点，并且将P1和P2称为通过点。
[0075] 可以用对在点O1处获取的左图像42的诸如边缘处理或其它处理的图像处理来获得左图像42中的点p1作为特征点。在图4中，仅示出了一个点。然而，实际上，提取多个点作为特征点。
[0076] 由称为视频图像跟踪的过程来执行用以在右图像43中指定对应于点p1的点p2的程序。该视频图像由在时间序列上连续的帧图像组成。
[0077] 在视频图像跟踪中，从点O1至点O2连续地获取视频图像（帧图像），并且在搜索范围内设置一个帧图像中的包括点p1的预置范围。在接下来的帧图像内的搜索范围中，该帧图像在时间方面彼此相邻，搜索对应于点p1的点，并且此外指定该点。反复地执行相对于下一个帧图像的预置范围内的搜索和所述指定，并且最后在右图像43中指定点p2。
[0079] 由飞行控制单元（未示出）在水平位置处控制直升飞机1，但是在诸如风的各种原因的影响下，水平姿势可能被干扰。因此，点O1处的图像拾取设备11的姿势可能不同于点O2处的图像拾取设备11的姿势。图4是示出在点O1处拍摄的图像拾取元件41-1的条件和在点O2处拍摄的图像拾取元件41-2的倾斜条件的示意图。由图像拾取元件41-1拍摄的左图像42和由图像拾取元件41-2拍摄的右图像43也处于类似条件。
[0080] 使用光轴12的纵轴（Z轴）作为参考，用绕Z轴为中心的旋转角κ、用绕第一横轴（X轴）为中心的旋转角ω并用绕第二横轴（Y轴）为中心的旋转角φ来表示图像的倾斜。通过在点O1处拍摄的图像和在点O2处拍摄的图像上的相对定向并且通过使用κ、ω和φ作为变量，能够将该条件转换成如图中的虚线所示的条件（即图3所示的条件）。通过执行相对定向，能够计算测量点P的三维坐标。此外，能够确定点O1处和点O2处的直升飞机1的高度。
[0081] 在这里，能够用陀螺仪单元（未示出）来测量点O1和点O2处的三个轴中的每一个的旋转角，并且能够根据图像拾取元件41的像素位置来测量点O1处的图像中的点p1的坐标（x1, y1）和点O2处的图像中的点p2的坐标（x2, y2）。因此，在这里假设相对定向之后的已转换坐标系中的p1的坐标（模型坐标）是（X1, Y1, Z1），并且相对定向之后的已转换坐标系中的p2的坐标（模型坐标）是（X2, Y2, Z2），并且图像拾取设备11的焦距是f。
[0082] 然后，能够如下地所给出表示已转换坐标系中的p1和p2的坐标（模型坐标）：
[0083] X1 = x1 cosφ1 ･ cosκ1 – y1 cosφ1 ･ sinκ1 – f sinφ1[0084] Y1 = x1 sinκ1 – y1 cosκ1
[0085] Z1 = -x1 sinφ1 ･ cosκ1 – y1 sinφ1 ･ sinκ1 – f cosφ1[0086] X2 = x2 cosφ2 ･ cosκ2 – y2 cosφ2 ･ sinκ2 – f sinφ2 + 1[0087] Y2 = x2 (cosω2 sinκ2 + sinω2 ･ sinφ2 cosκ2) +
[0088] y2 (cosω2 cosκ2 - sinω2 ･ sinφ2･sinκ2) +
[0089] f sinω2 ･ cosφ2
[0090] Z2 = x2 (sinω2 ･ sinκ2 - cosω2 ･ sinφ2 ･ cosκ2) +[0091] y2 (sinω2 ･ cosκ2 + cosω2 ･ sinφ2 ･ sinκ2) -[0092] f cosω2 ･ cosφ2
[0093] 因此，能够基于p1的坐标（X1, Y1, Z1）和p2的坐标（X2, Y2, Z2）（绝对定向）来以与图3所示相同的方式来计算测量点P的三维坐标。
[0094] 接下来，将通过参考图5A和图5B给出关于如在本实施例中使用的光谱照相机15的示例的描述。
[0095] 图5A和图5B每个表示光谱照相机15的光学系统45。
[0096] 在图5A和图5B中的每一个中，附图标记46表示光学系统45的光轴，并且沿着光轴46布置了物镜47、第一中继透镜48、第二中继透镜49、第三中继透镜50、图像形成透镜51以及图像拾取元件52。并且，在图5A和图5B中，附图标记53表示由物镜47形成的图像且参考符号f表示第二中继透镜49的焦距。物镜47和第一中继透镜48示意性地示出了第一光学系统，并且第二中继透镜49示意性地示出了第二光学系统。
[0097] 充当光通量选择构件的光阑55被设置在第一中继透镜48的一侧（更接近于第二中继透镜49）上。光阑55具有狭缝状光阑孔55a，其沿着与图中的纸表面垂直的方向延伸。光阑55被设置在更接近于对象侧的第二中继透镜49的焦点位置处或几乎在其焦点位置处，并且光阑55被以使得光阑55可沿着垂直于光轴46的方向（即与光阑孔55a垂直地交叉的方向）移动且能够用直线电动机等适当的位置移位装置来改变光阑55的位置的这样的方式支撑。
[0098] 在这里，光阑55和第二中继透镜49一起组成远心光学系统56。在通过第一中继透镜48之后，光通量被远心光学系统56分离成相互平行地行进的多个光通量（主射线57）。
[0099] 在主射线57的会聚位置上提供有具有透射式干涉膜的干涉滤波器58（在由第二中继透镜49的图像形成位置处或在近似图像形成位置处）。干涉滤波器58起到波长选择滤波器的作用。从在通过干涉滤波器58之后的具有特定波长的光束，由第三中继透镜50和图像形成透镜51在图像拾取元件52上形成图像。这样形成的图像将是以特定波长形成的二维图像。
[0100] 干涉滤波器58具有根据进入干涉滤波器58的光束的入射角来改变波长选择特性的此类性质。图6示出了通过的光的峰值波长和入射角之间的关系（即峰值波长的入射角依赖关系），并且通过改变入射角，可以知道峰值波长正在改变。
[0101] 如图5A所示，光阑55的光阑孔55a位于光轴46上。在这种情况下，主射线57与光轴46平行地行进。接下来，在其中光阑55如图5B所示地移动的情况下—例如在其中光阑55如图所示沿着向上方向移动的情况下，主射线57相对于光轴46倾斜。也就是说，相对于干涉滤波器58的入射角改变。因此，通过移动光阑55，能够改变通过干涉滤波器58的光的波长。
[0102] 例如，参考图6，当相对于干涉滤波器58的入射角改变时，通过的光的波长峰值在600 nm至520 nm范围内改变。这意味着干涉滤波器58具有600 nm至520 nm的波长选择范围W。图7示出用于使入射角与干涉滤波器58匹配的波长传输特性。
[0103] 接下来，在图5A和图5B中，干涉滤波器58相对于光轴46倾斜。如图6所示，入射角依赖关系从其中入射角超过10°的点开始将是线性的。因此，通过预先使干涉滤波器58倾斜，能够有效地获得所选波长相对于光阑55的位移的变化。
[0104] 因此，通过每当光阑55移位时由图像拾取元件52来获取图像且通过使用具有图6所示的波长传输特性的干涉滤波器58，能够获取600 nm至520 nm的波长范围内的光谱。
当在超过600 nm至520 nm的范围的波长范围内获取光谱时，能够用具有不同波长选择范围W'的干涉滤波器来替换干涉滤波器58。
当在超过600 nm至520 nm的范围的波长范围内获取光谱时，能够用具有不同波长选择范围W'的干涉滤波器来替换干涉滤波器58。
[0105] 图7示出了光谱的示例，其是在干涉滤波器58的角分别变成0°、10°、20°、30°和40°时获得的。
[0106] 图8A和图8B每个分别表示如图5A和图5B所示的光学系统45的变体示例。
[0107] 在图5A和图5B所示的光学系统45中，使用透射式干涉滤波器58。如图8A和图8B所示，可以通过使用反射式干涉滤波器58'来布置光学系统45'。干涉滤波器58'具有在反射镜上形成的反射式干涉膜。在光学系统45'中，当光被干涉滤波器58'反射时选择波长。
[0108] 在图8A和图8B中，用相同的符号来分别地指示如图5A和图5B所示的相同部件，并且在这里未给出详细描述。
[0109] 在如上所述的变体示例中，当光阑55如图8B所示地移动时，主射线57到干涉滤波器58'的入射角改变，并且具有在预定波长选择范围W内的特定波长的光被选择性地反射。
[0110] 当反射式滤波器58'被用作干涉滤波器时，能够以紧凑式布置来设置光学系统45'。
[0111] 图9A、图9B和图10每个表示另一变体示例。
[0112] 图9A、图9B和图10中每个所示的变体示例具有与图8A和图8B的变体示例中所示的光学系统45'相同的布置，并且使用反射式干涉滤波器62。
[0113] 干涉滤波器62采取如图10所示的圆盘形状，并且经由旋转轴59被可旋转地支撑。在干涉滤波器62中，反射表面被沿着圆周方向相等地划分（在图中划分成6个相等部分）。由于反射表面被划分，所以能够形成与要求的一样多的划分反射表面63a至63f（在图中划分成6个部分），并且针对每个划分反射表面63a至63f形成具有不同波长选择特性的不同反射干涉滤波器。
[0114] 例如，在划分反射表面63a上形成具有选择波长λ1 400 nm～450 nm的反射干涉膜。同样地，在划分反射表面63b上形成具有450 nm至525 nm的选择波长λ2的反射干涉膜，在划分反射表面63c上形成具有525 nm～650 nm的选择波长λ3的反射干涉膜，在划分反射表面63d上形成具有650 nm～ 750 nm的选择波长λ4的反射干涉膜，在划分反射表面63e上形成具有750nm～ 870nm的选择波长λ5的反射干涉膜，并且在划分反射表面63f上形成具有870nm～ 950nm的选择波长λ6的反射干涉膜。
[0115] 沿着光轴46布置有物镜57、第一中继透镜48和光阑55。沿着光轴布置有第二中继透镜49，其与光轴46平行地行进并在预定距离处与光轴46分离，并且在与第二中继透镜49相对的位置处布置有干涉滤波器62。被干涉滤波器62反射的光通量被反射镜64偏转，并且这样偏转的光通量通过图像形成透镜51，并且在图像拾取元件52上形成图像。在图10中，附图标记57a表示由主射线57形成的图像。
[0116] 在本另一示例中，第一中继透镜48和光阑55处于偏离第二中继透镜49的光轴46的位置，因此，被远心光学系统56划分的主射线57在倾斜条件下进入干涉滤波器62。此外，如图9B所示，当光阑55移动，从而使得光阑55与光轴46分离时，主射线57的入射角仍将较大。因此，通过移动光阑55，可以改变所选波长。
[0117] 此外，当要获得的光谱在400 nm至950 nm范围内时，划分反射表面连续地从划分反射表面63a转换至划分反射表面63f。光阑55针对这样转换的每个划分反射表面63移动，并且以用于光阑55移动到的每个位置的波长获取图像。划分反射表面63a至63f的转换是与光阑55的移动同步地执行的。每当划分反射表面63被转换时，狭缝孔返回至与光轴46的位置（即基准位置）分开最多的位置，并且然后针对每个预定量移动光阑55。
[0118] 通过干涉滤波器62的旋转与光阑55的移动的关联操作，在400 nm至950 nm的范围内选择波长。由图像拾取元件52针对每个所选波长获取图像，并且能够针对400 nm至950 nm的总范围获得光谱。
[0119] 在其中要获得的光谱的波长范围受到限制的情况下，可以选择具有相应波长选择特性的划分反射表面，并获得光谱。
[0120] 在上文中，描述了干涉滤波器62是以圆盘形式设计的，并且能够使干涉滤波器62旋转，同时可以将其布置成使得干涉滤波器62是以长矩形的形式设计的，并且干涉滤波器62被沿着纵向方向划分而形成划分反射表面。然后，在纵向检测中滑动干涉滤波器62，并且可以转换划分反射表面。
[0121] 在如图5A和图5B中的每一个所示的实施例中，可以将其布置成使得透射式干涉滤波器58的盘被相等地划分成预定数目的盘，并且形成用于每个划分部分的具有不同波长特性的干涉膜。然后，类似于图9A、图9B和图10中的每一个所示的变体示例，使干涉滤波器58旋转，并且可以获取用于每个划分部分的光谱图像。
[0122] 现在，参考图11，下面将给出关于本实施例中的操作的描述。以下说明描述了其中干涉滤波器被划分且被这样划分的位置在如图5A和图5B所示的光学系统45中或在图8A、图8B中和图9A和图9B中作为光谱照相机15示出的光学系统45'中具有不同的传输特性。
[0123] 如上所述，在本实施例中，获取真实图像和光谱图像。
[0124] 由图像照相机14在点O1处获取静态图像（左图像42），并且由GPS设备9来测量点O1的位置。所获取的静态图像被存储在图像数据记录单元23中。此外，由图像处理单元29从点O1处的静态图像提取至少五个特征点（优选地，许多特征点）。当直升飞机1从点O1移动至点O2时，对特征点执行由视频图像进行的跟踪。然后，由图像照相机14在点O2处获取静态图像（右图像43）。用GPS设备9，测量点O2的位置。用图像处理单元29，在点O2处的静态图像中指定特征点中的至少五个，并根据特征点对点O1处的静态图像和点O2处的静态图像执行匹配。此外，用测量单元33，基于在点O1处获取的静态图像和在点O2处获取的静态图像来执行数字摄影测量。
[0125] 在获取点O1处和点O2处的静态图像的同时，由光谱照相机15来获取光谱图像。
[0126] 为了获取光谱图像，将直升飞机1设置在固定状态（在悬停状态），并且连续地改变光阑55的位置。改变将由干涉滤波器58选择的波长，并针对这样选择的每个波长获取图像。用预先设置的一定范围的波长来获取光谱图像。
[0127] 在其中这样设置的波长范围（λ1至λn）超过通过改变主射线57在一个干涉膜上的入射角获得的波长范围的情况下，旋转干涉滤波器58，并改变主射线57进入的位置处的波长特性。此外，获取由光阑55的移动获得的波长范围中的光谱。
[0128] 如上所述地获取的光谱图像被存储在光谱数据存储单元27中。
[0129] 通过分别将在点O1处和在点O2处存储的光谱图像合成，能够将包括在预置波长范围内（λ1至λn）在点O1处和在点O2处获取的光谱图像的光谱合成图像合成。此外，通过将点O1处的光谱合成图像和点O1处的静态图像合成，可合成在点O1处获取的超光谱图像。然后，通过将点O2处的光谱合成图像和点O2处的静态图像合成，可合成在点O2处获取的超光谱图像。
[0130] 此外，基于特征点对点O1处的静态图像和点O2处的静态图像执行图像匹配（立体匹配）。然后，通过将数字摄影测量的结果与静态图像相关联，能够准备具有三维位置数据的图像（3D模型图像）。此外，使点O1处的光谱合成图像与点O2处的光谱合成图像中的至少一个与3D模型图像相关联。
[0131] 如上所述，静态图像和光谱图像以一对一关系相互对应，并且当指定了静态图像中的一个点时，能够立即从光谱合成图像获取指定点的光谱，并且能够从3D模型图像获得三维位置数据。
[0132] 因此，能够在点O1处和在点O2处获取超光谱图像，并且能够获取具有光谱信息的3D模型图像，即4D模型图像。
[0133] 因此，可以根据光谱识别农产品的生长条件，并且根据农产品的三维数据识别农产品的尺寸。或者，可以获取地面的信息，其包括同时暴露的物质类型的信息。
[0134] 接下来，当直升飞机1被置于悬停状态并获取了光谱图像时，该姿势不断地改变，并且不能将此条件定义为完全停止。因此，在针对每个波长获取的图像中存在某些差异。因此，如果存储在光谱数据存储单元27中的光谱图像按照其实际上的那样被合成，则可能出现使得发生错误或图像模糊（变暗淡）的问题或其它问题。
[0135] 图12A和图12B每个表示其中在悬停状态下获取每个分别具有λ1、λ2、λ3和λ4的所选波长的光谱图像的条件。图12A中的参考符号S1表示其中图像拾取设备11在悬停状态下处于完全停止条件的条件，并且参考符号S2表示其中图像拾取设备11正在移动的条件。图12B是其中根据时间过程逐渐产生在图像拾取设备11移动时获取的λ1、λ2、λ3和λ4的光谱图像的图。在图中，黑色圆圈表示提取的特征点。如在图12A和图12B中看到的，当图像被按照其实际上的那样被合成时，特征点在图像之间不相互同时发生，并且可以看到发生错误或者图像变模糊。
[0136] 因此，必须的是执行匹配（相对定位）从而能够将在悬停状态下针对每个波长获取的光谱图像合成。
[0137] 用光谱照相机15，即使在用以拍摄光谱图像的图像的操作中，也能够与光谱照相机15同步地在由图像照相机14预先设置（或在连续图像中）的预定时间间隔获取真实图像。
[0138] 针对每个帧图像提取特征点，并对用于帧图像的特征点连续地执行图像跟踪，所述帧图像在时间方面彼此相邻，并且在后续帧图像（在下文中称为“第二帧图像”）中指定在时间方面在前面的帧图像（在下文中称为“第一帧图像”）中获得的特征点。
[0139] 基于特征点，在前一帧图像与后续帧图像之间执行定位。基于通过此定位获得的条件，能够针对对应于前一帧图像的光谱图像和对应于后续帧图像的后续光谱图像执行定位（匹配）。
[0140] 在其中针对每个帧图像获取光谱图像的情况下，针对帧图像连续地执行图像跟踪。
[0141] 通过图像跟踪，向第一帧图像指定特征点，该第一帧图像对应于在时间方面在前面的光谱图像（在下文中称为“第一光谱图像”）。此外，针对第二帧图像指定特征点，该第二帧图像对应于在时间方面相邻的光谱图像（第二光谱图像）。
[0142] 在其中在第一帧图像与第二帧图像之间经历了时间且在这两个图像之间发生光轴的倾斜等的情况下，根据两个帧图像之间的特征点来执行坐标转换，并执行图像匹配。
[0143] 如上所述，由图像照相机14获取的真实图像和与该真实图像同步地获取的光谱图像以一对一关系相互对应。因此，能够将通过第一帧图像和第二帧图像之间的坐标转换获得的条件直接应用于第一光谱图像与第二光谱图像的匹配。
[0144] 此外，通过与真实图像的匹配并行地执行光谱图像的匹配（合成），能够执行没有错误的光谱图像的合成。
[0145] 当对在悬停状态下获取的所有光谱图像连续地执行如上所述的光谱图像的合成时，可以获取与在停止状态下获取的光谱图像类似的光谱合成图像。
[0146] 通过参考图13和图14，下面将给出关于数字摄影测量及关于光谱图像和超光谱图像等的获取和合成的描述。
[0147] （步骤01）在点O1处开始直升飞机1的悬停，并且由图像照相机14在点O1处获取左图像42。并且，执行由GPS设备9进行的直升飞机1的位置（即位置O1）的测量。
[0148] （步骤02）由诸如对所获取的左图像42的边缘处理的程序来提取特征点。
[0149] （步骤03）由图像照相机14来获取视频图像，并且由光谱照相机15与图像照相机14的操作同步地获取光谱图像。由视频图像与光谱图像的获取并行地在同一位置处执行同一位置处的图像跟踪（在下文中称为“同一位置跟踪”）。基于视频图像跟踪的结果，在每个光谱图像之间执行图像位置修正。
[0150] 现在，将给出关于点O1处的光谱图像获取和关于步骤21至步骤25中的图像位置修正的描述。
[0151] （步骤21和步骤221）在预定时间间隔内针对每个波长获取预定波长范围内（λ1至λn）的光谱图像。这样获取的光谱图像被按照时间序列存储在光谱数据存储单元27中。在光谱图像获取的同时，获取视频图像（由图像照相机14获取的真实图像）（步骤222）。在获取光谱图像时的时间间隔期间，连续地获取视频图像，并在组成视频图像的帧图像之间执行图像跟踪。
[0152] （步骤223和步骤224）在图像跟踪（同一位置跟踪）中，从帧图像（第一帧图像）提取特征点，其在时间方面与光谱图像（λ1）的获取同步，并且由到在时间方面相邻的后续帧图像的图像跟踪来指定特征点。连续地执行图像跟踪，并在与后续光谱图像（λ2）同步的帧图像（第二帧图像）上指定特征点，其在时间方面是相邻的。
[0153] （步骤23）基于这样获取的第一帧图像的特征点和第二帧图像的特征点，在第一帧图像与第二帧图像之间执行匹配，并且在第一帧图像与执行的第二帧图像之间执行坐标转换。
[0154] 图像照相机14和光谱照相机15在同一轴上获取图像。帧图像的每个像素和光谱图像的每个像素以一对一关系相互对应，并且还可以将帧图像匹配的条件和坐标转换的条件应用于光谱图像，其在时间方面彼此相邻。
[0155] （步骤24）判断是否获取了具有所有波长的所有光谱图像。如果未获取所有光谱图像，则其返回至步骤221和步骤222，并且连续地执行光谱图像的获取和同一位置跟踪。
[0156] （步骤25）当已经获取的用于预定波长范围（λ1至λn）的所有波长的光谱图像时，在由视频图像跟踪获得的条件下使所有光谱图像同步，并且能够获取点O1处的具有预定波长范围（λ1至λn）内的光谱的光谱合成图像。此外，通过将光谱合成图像与静态图像合成，能够获取超光谱图像。
[0157] （步骤04至步骤06）当已经获取了点O1处的静态图像和超光谱图想时，直升飞机1移动至点O2。在移动期间，由图像照相机14来获取视频图像，并且执行图像跟踪（移动跟踪）。可以基于在左图像42处提取的特征点来执行移动跟踪，或者可以通过使用最后通过悬停状态下的同一位置跟踪获得的特征点来执行移动跟踪。
[0158] （步骤07）当直升飞机1到达点O2时，移动跟踪完成。开始悬停，并获取右图像43。
[0159] （步骤08）在悬停状态下，在由图像照相机14获取视频图像的同时，由光谱照相机15与图像照相机14同步地获取光谱图像。与光谱图像的获取同时地执行由视频图像进行的同一位置的图像跟踪（同一位置跟踪），并且基于同一位置跟踪的结果来执行光谱图像之间的图像位置的修正。
[0160] 执行步骤21至步骤25的程序，并且获取用于点O2处的预定波长范围（λ1至λn）的所有波长的光谱图像，并且通过将这样获得的所有光谱图像合成来获取点O2处的具有预定波长范围（λ1至λn）内的光谱的光谱合成图像。此外，通过将光谱合成图像与右图像43合成，获取超光谱图像。
[0161] （步骤09、步骤10和步骤11）基于在右图像43中指定的特征点和在左图像42中指定的特征点，执行匹配。并且，进行以左图像42或右图像43中的一个为参考的坐标转换（相对定向）。 此外，由GPS设备9基于点O1和O2处的测量结果来执行到地心坐标的坐标转换（绝对定向）。
[0162] （步骤12和步骤13）基于绝对定向的结果，进行左图像42和右图像43的立体匹配，并获得具有三维位置数据的地形学3D模型。
[0163] （步骤14）如上所述，由于光谱图像和静态图像以一对一关系相互对应，在其中获得光谱的位置处获取三维位置数据。通过将光谱图像与3D模型合成，能够准备具有地形学三维位置数据和光谱信息的四维模型。
[0164] 接下来，参考图15，将给出关于第二实施例的描述。
[0165] 在第二实施例中，将图2所示的图像拾取设备11安装在如图1所示的直升飞机1上的布置与第一实施例的情况相同，并且在这里未给出详细描述。
[0166] 在第二实施例中，在直升飞机1没有悬停在点O1处和点O2处的情况下，由图像照相机14在点O1处和点O2处获取左图像42和右图像43的静态图像。此外，在其中直升飞机连续地从点O1移动至点O2的过程中，由光谱照相机15来获取光谱图像。直升飞机1的飞行速度使得在光谱图像之间不存在显著的偏差，所述光谱图像在时间方面相反地发生。
[0167] （步骤31至步骤38）在点O1处获取左图像42。由诸如左图像42的边缘处理或其它处理的程序来提取特征点中的至少五个。此外，由图像照相机14来连续地获取视频图像，并且在组成视频图像的帧图像中指定特征点。然后，与视频图像的获取同步，与每个帧图像同步或者与在两个或更多时间间隔处获取帧图像同步，能够由光谱照相机15来获取光谱图像。
[0168] 在时间方面彼此相邻的帧图像之间，基于特征点来执行图像匹配。基于图像匹配的结果，进行对应于帧图像的光谱图像的匹配。
[0169] 关于连续地获取的光谱图像，基于与光谱图像同时地获取的视频图像的匹配结果来执行连续匹配。在达到波长（λ1至λn）的预定波长范围内获取光谱图像直至直升飞机从点O1到达点O2。以与第一实施例中的步骤21至步骤25程序类似的方式执行光谱图像的合成。
[0170] 当直升飞机1到达点O2时，由图像照相机14来获取右图像43，并在右图像43中指定在左图像42中提取的特征点。为了在右图像43中指定特征点，应反映在移动期间在帧图像之间连续的图像跟踪的结果。
[0171] （步骤39、步骤40和步骤41）基于在右图像43中指定的特征点以及在左图像42中指定的特征点，执行匹配。以左图像42或右图像43作为参考来执行相对定向。此外，基于GPS设备9的测量结果进行到地心坐标系的绝对定向。
[0172] （步骤42和步骤43）基于绝对定向的结果，在左图像42与右图像43之间执行立体匹配，并获得具有三维位置数据的地形学3D模型。
[0173] （步骤44）此外，通过将光谱图像与3D模型合成，能够准备具有地形学三维位置数据和光谱信息的四维模型。
[0174] 如上所述，在第二实施例中，布置的是省略了悬停过程，并且在直升飞机1的移动期间获取悬停过程中的光谱图像。
[0175] 在如上所述的实施例中，将其布置成针对由作为光谱照相机15的干涉滤波器选择的每个特定波长获取二维图像，并且通过将波长的选择范围视为期望波长范围，在期望的波长中获取光谱图像，同时可以将另一光谱照相机用于该目的。通过使用另一光谱照相机，可以沿着跨照相机的视场前进的线获取图像，并且可以以这样的方式来获取光谱图像，即可以通过通过使用衍射光栅沿着线这样获得的图像分辨至光谱并通过在照相机的总视场上扫描该线来获取图像。
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