CN105547476A - 一种机载多光谱视频图像采集与处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种机载多光谱视频图像采集与处理方法，通过在机载视频图像采集与处理阶段分别引入光谱标记与光谱识别，满足对于不同光谱的自适应感知，实现全工作流程的自动化。在机载视频图像采集阶段：在光电成像系统的前端加装旋转式带通滤波片，将光谱信息按照事先制定的定义规则生成特定的字符代码，将采集到的图像信息和指代光谱信息的字符代码打包，以一定的视频格式输出；在机载视频图像处理阶段：对接收到的视频信号进行解包，将视频信号分解为相应的图像信息和指代光谱信息的字符代码；按照事先制定的定义规则对字符代码进行识别，还原其所指代的光谱信息的真实含义，图像处理模块选择对应的算法进行图像处理。

Description

一种机载多光谱视频图像采集与处理方法

技术领域

本发明属于机载图形图像领域，涉及一种机载多光谱视频图像采集与处理方法。

背景技术

为了更好地观测外部场景、感知周边态势，飞机吊舱通常需要采集、处理多个光学谱段(例如可见光与近、中、远红外等)的视频图像，以便充分利用它们之间的互补信息，通过融合，实现视觉画面的增强与内容的解析。

现有的多光谱视频图像采集与处理方法主要有两种：一种是将可见光、红外等多个光学像机固定安装在某一指定位置，执行观测任务时，这些像机可以同时开启；另一种是将多个光学像机通过旋转机构相连，这些像机每次只能有一个处于有效工作状态，需根据事先定义的任务计划和当时的气象条件进行合理选择。无论是哪一种方法，采集不同的光谱图像，都需要有不同的光学像机做支撑，这将导致系统因光学像机数量过多而无法实现小型化。此外，对于不同的光谱图像，由于其处理算法是不同的，因此必须采用与之对应的图像处理模块，也就是说每一个光学像机都应配备一个专用的图像处理模块。然而，这将导致系统体积、重量、功耗和成本的增加，不适宜于机载实现。目前的改进方法是，先将多个用于不同光谱的图像处理算法预存在同一个图像处理模块中，再在每次任务开始前，通过操作员的手动配置，选取不同的算法。但是，它无法做到光谱的自适应，当任务改变时，都需要中断指令，人工干预。

发明内容

本发明提出一种自适应的机载多光谱视频图像一体化采集与处理方法，在实现多光谱视频图像自动采集与处理的前提下，有效降低系统的体积、重量、功耗和成本。

本发明的解决方案如下：

一种机载多光谱视频图像采集与处理方法，在用于视频图像采集的光电成像系统的前端设置旋转式带通滤波片，旋转式带通滤波片的旋转位置反映当前的成像的光谱类型；在视频图像采集阶段生成的编码信息中引入对应于当前光谱类型的光谱标记，在视频图像处理阶段解码过程中解析识别所述光谱标记，然后选择对应的图像处理算法进行图像处理。

以上方案具体可设计多个模块，按照以下环节实现：

在机载视频图像采集阶段：旋转式带通滤波片加装于光电成像系统的前端，用于提供可见光、近红外、中红外、远红外光学谱段的限定和选择；定位感测装置用于在线测量旋转式带通滤波片的旋转位置；光谱标记模块根据定位感测装置测得的位置信息以及该位置信息对应的光学谱段，推理得到当前时刻采集的光谱信息，并按照预先设定的定义规则生成特定的字符代码；视频格式编制模块将收集到的图像信息和指代光谱信息的字符代码打包，以设定的视频格式输出；

在机载视频图像处理阶段：视频格式解析模块对接收到的视频信号进行解包，将视频信号分解为相应的图像信息和指代光谱信息的字符代码，其中：图像信息发送给图像处理模块，指代光谱信息的字符代码发送给光谱识别模块；光谱识别模块按照预先设定的定义规则对字符代码进行识别，还原其所指代的光谱信息的真实含义；算法选择控制模块根据光谱识别模块给出的光谱识别结果，控制图像处理模块选择对应的图像处理算法，对收到的图像信息进行处理。

本发明具有以下技术效果：

通过在机载视频图像采集与处理阶段分别引入光谱标记与光谱识别，满足对于不同光谱的自适应感知，无需人工干预，实现全工作流程的自动化。并且，它仅用一套光电成像系统，便可实现多光谱图像的采集；仅用一个图像处理模块，便可满足不同的光谱图像处理需求。这将使系统的体积、重量、功耗和成本大大降低，特别适宜于机载实现。

附图说明

图1本发明机载多光谱视频图像采集与处理系统架构及方法流程示意图。

图2旋转式带通滤波片正向视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步详细说明。

本发明通过在机载视频图像采集与处理阶段分别引入光谱标记与光谱识别，满足对于不同光谱的自适应感知，实现全工作流程的自动化。如图1所示：

在机载视频图像采集阶段：旋转式带通滤波片加装于光电成像系统(复合光路+成像感光器+信号采集电路)的前端，它用于对可见光与近、中、远红外等光学谱段的限定和选择。定位感测装置用于在线测量带通滤波片的旋转位置。光谱标记模块根据定位感测装置测得的位置信息以及该位置信息对应的光学谱段，推理得到飞机吊舱在当前时刻采用的光谱信息，并按照事先制定的定义规则生成特定的字符代码。视频格式编制模块将收集到的图像信息和指代光谱信息的字符代码打包，以一定的视频格式输出。

在机载视频图像处理阶段：视频格式解析模块对接收到的视频信号进行解包，将视频信号分解为相应的图像信息和指代光谱信息的字符代码，其中：图像信息发送给图像处理模块，指代光谱信息的字符代码发送给光谱识别模块。光谱识别模块按照事先制定的定义规则对字符代码进行识别，还原其所指代的光谱信息的真实含义。算法选择控制模块根据光谱识别模块给出的光谱识别结果，控制图像处理模块选择对应的图像处理算法，对之前收到的图像信息进行处理。

具体示例：

在机载视频图像采集阶段：(1)旋转式带通滤波片正向视图如图2所示，其主体是一个圆形金属底座，经位置等分后，均匀嵌入若干个(通常是2-4个)大小一致的具有不同光谱信息的滤镜。(2)光电成像系统中的复合光路由一系列非球面透镜组成，成像感光器采用CCD或CMOS器件，信号采集电路包括信号放大、滤波、模数转换等电路。(3)定位感测装置选用角度传感器，它在使用前需要进行初始化和标定，以确定旋转式带通滤波片的初始角度和旋转过程中的相对角度。(4)光谱标记模块可以用FPGA也可以用ARM、DSP、PowerPC等CPU来实现，它主要是通过查找表比对方式，找出角度信息与滤镜的对应关系，进而推理得到飞机吊舱在当前时刻所采用的光谱信息，并按照事先制定的定义规则生成特定的字符代码。为了计算方便，考虑应用实际，该字符代码采用8位二进制码，例如00010000代表可见光、00000011代表近红外、00000101代表中红外、00001001代表远红外。(5)视频格式编制模块在打包图像信息和指代光谱信息的字符代码时，先将指代光谱信息的字符代码以约定的形式进行包装整合，例如在指代光谱信息的字符代码前后各加上一组8位二进制码，10101010和01010101，以示对指代光谱信息的字符代码的区分和辨读。然后将包装整合后的字符代码置于图像信息的第一行，因其在整幅图像中所占的比重很小，所以这样的放置方式不会影响最终的图像处理结果。最后将所有的数据以VESA时序输出。

在机载视频图像处理阶段：(1)视频格式解析模块先将接收到的视频信号按照VESA时序进行解包，读取相应的图像信息；再将图像信息的第一行中的10101010和01010101这两组8位二进制码之间的字符代码(也就是指代光谱信息的字符代码)提取出来，发送给光谱识别模块进行识别；最后将图像信息中涉及上述字符代码的字符位填充全0或者全1后，发送给图像处理模块等待处理。(2)光谱识别模块根据字符代码对应的数值，按照事先制定的定义规则，给出该代码所指代的光谱信息的真实含义，例如将00010000对应为可见光、将00000011对应为近红外、将00000101对应为中红外、将00001001对应为远红外。(3)算法选择控制模块根据光谱识别模块给出的光谱识别结果，控制图像处理模块选择对应的图像处理算法，这可以由条件分支语句实现。(4)图像处理模块即可处理之前收到的图像信息。

Claims (2)

1.一种机载多光谱视频图像采集与处理方法，其特征在于：在用于视频图像采集的光电成像系统的前端设置旋转式带通滤波片，旋转式带通滤波片的旋转位置反映当前的成像的光谱类型；在视频图像采集阶段生成的编码信息中引入对应于当前光谱类型的光谱标记，在视频图像处理阶段解码过程中解析识别所述光谱标记，然后选择对应的图像处理算法进行图像处理。

2.根据权利要求1所述的机载多光谱视频图像采集与处理方法，其特征在于，具体实现如下：

在机载视频图像采集阶段：旋转式带通滤波片加装于光电成像系统的前端，用于提供可见光、近红外、中红外、远红外光学谱段的限定和选择；定位感测装置用于在线测量旋转式带通滤波片的旋转位置；光谱标记模块根据定位感测装置测得的位置信息以及该位置信息对应的光学谱段，推理得到当前时刻采集的光谱信息，并按照预先设定的定义规则生成特定的字符代码；视频格式编制模块将收集到的图像信息和指代光谱信息的字符代码打包，以设定的视频格式输出；

在机载视频图像处理阶段：视频格式解析模块对接收到的视频信号进行解包，将视频信号分解为相应的图像信息和指代光谱信息的字符代码，其中：图像信息发送给图像处理模块，指代光谱信息的字符代码发送给光谱识别模块；光谱识别模块按照预先设定的定义规则对字符代码进行识别，还原其所指代的光谱信息的真实含义；算法选择控制模块根据光谱识别模块给出的光谱识别结果，控制图像处理模块选择对应的图像处理算法，对收到的图像信息进行处理。