圖像取得裝置制造方法
【專利摘要】具備：光學(xué)特性變更部（15）；光學(xué)系統(tǒng)（45），包含物鏡（47）并將來(lái)自該物鏡的光導(dǎo)向所述光學(xué)特性變更部；以及攝像元件（52），將經(jīng)由所述光學(xué)特性變更部的光進(jìn)行受光，所述光學(xué)特性變更部具有多個(gè)分割部并且為將分割部的一個(gè)選擇性地配置于光路的結(jié)構(gòu)，所述分割部具有：第一區(qū)域，從來(lái)自所述光學(xué)系統(tǒng)的光，選擇特定的波長(zhǎng)；以及第二區(qū)域，不變更來(lái)自所述光學(xué)系統(tǒng)的光的光學(xué)特性。
【專利說(shuō)明】圖像取得裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及取得測(cè)定目標(biāo)物的光譜特性、進(jìn)而取得高光譜圖像的圖像取得裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]正在進(jìn)行通過(guò)將測(cè)定目標(biāo)物進(jìn)行攝影測(cè)量等，在取得測(cè)定目標(biāo)物的三維數(shù)據(jù)的同時(shí)取得測(cè)定目標(biāo)物的圖像，并取得帶圖像的三維數(shù)據(jù)。
[0003]由現(xiàn)有的三維測(cè)定裝置得到的帶圖像的三維數(shù)據(jù)，被使用于地圖數(shù)據(jù)等，并且得到了提高使用者的可視性等的效果。
[0004]另一方面，得到的數(shù)據(jù)是測(cè)定目標(biāo)物的三維位置數(shù)據(jù)，并且作為得到的信息是測(cè)定目標(biāo)物的三維位置。
[0005]在對(duì)測(cè)定目標(biāo)物進(jìn)行測(cè)定的情況下，期望得到更多的信息，并且不僅期望得到測(cè)定目標(biāo)物的位置信息，而且期望得到有關(guān)測(cè)定目標(biāo)物的性質(zhì)和狀態(tài)的信息，這主要利用在地理信息系統(tǒng)(GIS)中。
[0006]例如是，如果能得到有關(guān)農(nóng)作物的發(fā)育狀態(tài)的信息，則對(duì)農(nóng)活而言適當(dāng)?shù)呐袛?、適當(dāng)?shù)奶幹镁统蔀榭赡埽蛘呷绻芘袛嗦冻鲇诘乇淼牡V物的種類等，則適當(dāng)?shù)耐聊臼┕し椒ǖ倪x擇就成為可能等 。
[0007]鑒于這樣的實(shí)際情況，本發(fā)明提供一種能取得光譜特性、特別是能取得高光譜圖像的圖像取得裝置。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本特開2011-89895號(hào)公報(bào)；
專利文獻(xiàn)2:日本特開2006-10376號(hào)公報(bào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明涉及圖像取得裝置，具備:光學(xué)特性變更部；光學(xué)系統(tǒng)，包含物鏡并將來(lái)自該物鏡的光引向所述光學(xué)特性變更部；以及攝像元件，將經(jīng)由所述光學(xué)特性變更部的光進(jìn)行受光，所述光學(xué)特性變更部具有多個(gè)分割部并且為將分割部的一個(gè)選擇性地配置于光路上的結(jié)構(gòu)，所述分割部具有:第一區(qū)域，從來(lái)自所述光學(xué)系統(tǒng)的光，選擇特定的波長(zhǎng)；以及第二區(qū)域，不變更來(lái)自所述光學(xué)系統(tǒng)的光的光學(xué)特性。
[0010]另外，本發(fā)明涉及圖像取得裝置，還具備:攝像控制裝置，基于經(jīng)由一個(gè)分割部的所述第二區(qū)域拍攝的圖像與經(jīng)由其它分割部的所述第二區(qū)域拍攝的圖像的圖像匹配，將經(jīng)由所述一個(gè)分割部的所述第一區(qū)域拍攝的圖像與經(jīng)由所述其它分割部的所述第一區(qū)域拍攝的圖像進(jìn)行合成，制作光譜合成圖像。
[0011]另外，本發(fā)明涉及圖像取得裝置，還具備:配置于光路的光圈，該光圈具有光圈孔，通過(guò)使所述光圈移動(dòng)由所述光學(xué)特性變更部選擇的波長(zhǎng)進(jìn)行變化。
[0012]另外，本發(fā)明涉及圖像取得裝置，所述光學(xué)特性變更部還具備:另一個(gè)其它分割部，與所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域一起不變更光學(xué)特性。[0013]另外，本發(fā)明涉及圖像取得裝置，所述攝像控制裝置基于經(jīng)由多個(gè)分割部的所述第二區(qū)域拍攝的圖像與經(jīng)由所述另一個(gè)其它分割部拍攝的靜止圖像的圖像匹配，將經(jīng)由多個(gè)分割部的所述第一區(qū)域拍攝的圖像與所述靜止圖像進(jìn)行合成，制作高光譜圖像。
[0014]進(jìn)而，另外本發(fā)明涉及圖像取得裝置，還具備:GPS裝置，進(jìn)行地心坐標(biāo)的測(cè)定，所述攝像控制裝置在第一地點(diǎn)經(jīng)由所述另一個(gè)其它分割部取得靜止圖像，并且從第一地點(diǎn)的靜止圖像抽取多個(gè)特征點(diǎn)，在從第一地點(diǎn)到第二地點(diǎn)的移動(dòng)中經(jīng)由所述另一個(gè)其它分割部取得由時(shí)間序列上連續(xù)的幀圖像構(gòu)成的動(dòng)態(tài)圖像，進(jìn)一步通過(guò)在從第一地點(diǎn)到第二地點(diǎn)的移動(dòng)中的動(dòng)態(tài)圖像進(jìn)行動(dòng)態(tài)圖像追蹤，并且在第二地點(diǎn)經(jīng)由所述另一個(gè)其它分割部取得靜止圖像，在第二地點(diǎn)的靜止圖像中特定所述特征點(diǎn)，基于該特征點(diǎn)將第一地點(diǎn)的靜止圖像與第二地點(diǎn)的靜止圖像進(jìn)行立體匹配，并且基于通過(guò)所述GPS裝置測(cè)定的第一地點(diǎn)和第二地點(diǎn)的地心坐標(biāo)系的位置形成三維模型，另外，所述攝像控制裝置將所述光譜合成圖像與所述三維模型進(jìn)行合成，制作具有三維位置數(shù)據(jù)和光譜信息的四維模型。
[0015]【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
圖1是表示搭載了涉及本發(fā)明的攝像裝置的小型飛行物的概略圖；
圖2是涉及本發(fā)明的第一實(shí)施例的攝像裝置的攝像機(jī)部和攝像控制裝置的概略結(jié)構(gòu)
圖；
圖3是具備了涉及第一實(shí)施例的特性不同的多個(gè)透射干涉膜的干涉濾光片的主視圖；圖4 (A)、圖4 (B)是表示具有本發(fā)明的實(shí)施例中使用的透射式的干涉濾光片的攝像機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)的說(shuō)明圖，圖4 (A)表示光圈孔與光軸一致的狀態(tài)，圖4 (B)表示光圈孔與光軸背離的狀態(tài)；
圖5是表示入射角與透射的峰值波長(zhǎng)的關(guān)系的曲線圖；
圖6是表示與朝向干涉濾光片的入射角對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)透射特性的曲線圖；
圖7是表示在本實(shí)施例中，取得高光譜圖像的狀態(tài)的說(shuō)明圖；
圖8是表示在懸停狀態(tài)取得了多個(gè)圖像的情況下的圖像之間的狀態(tài)的說(shuō)明圖；
圖9是說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施例的作用的流程圖；
圖10是說(shuō)明圖9中的步驟03?步驟06的詳細(xì)情況的流程圖；
圖11 (A)、圖11 (B)是表示本發(fā)明的第二實(shí)施例中使用的攝像機(jī)，并且是表示具有反射式的干涉濾光片的光學(xué)系統(tǒng)的說(shuō)明圖，圖1l(A)表示光圈孔與光軸一致的狀態(tài)，圖1l(B)表不光圈孔與光軸背離的狀態(tài)；
圖12是具備了第二實(shí)施例中的特性不同的多個(gè)反射干涉膜的干涉濾光片的主視圖；圖13 (A)、圖13 (B)是表示在本發(fā)明的第二實(shí)施例中使用的攝像機(jī)的變更例，并且是表示具有反射式的干涉濾光片的光學(xué)系統(tǒng)的說(shuō)明圖，圖13 (A)表示光圈孔與光軸一致的狀態(tài)，圖13 (B)表示光圈孔與光軸背離的狀態(tài)；
圖14是涉及本發(fā)明的第三實(shí)施例的攝像裝置的攝像機(jī)部和攝像控制裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0016]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
1直升飛機(jī)
2基地控制裝置
3機(jī)體 9GPS裝置
11攝像裝置
12光軸
13攝像機(jī)部
14攝像機(jī)
15干涉濾光片
21攝像控制裝置
22運(yùn)算控制部
28圖像合成部
29圖像處理部
33測(cè)定部
34模型圖像形成部
35顯示部
36存儲(chǔ)部 45光學(xué)系統(tǒng)
47物鏡
48第一中繼透鏡
49第二中繼透鏡
50第三中繼透鏡
51成像透鏡
52攝像元件
55光圈
56焦闌光學(xué)系統(tǒng)
57主光線
58成像
60分割透射面
61干涉濾光片
62干涉濾光片
63分割反射面
64反射鏡。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面，邊參照附圖邊說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。
[0018]涉及本發(fā)明的實(shí)施例的圖像取得裝置搭載于小型無(wú)人飛行物，例如搭載于可遙控操作的小型直升飛機(jī)或可自主飛行的小型直升飛機(jī)。
[0019]圖1表示搭載了涉及本實(shí)施例的圖像取得裝置的小型飛行物I。
[0020]圖1中，2是設(shè)置于地上的基地控制裝置。該基地控制裝置2與所述飛行物I能進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，進(jìn)行該飛行物I的控制、飛行計(jì)劃的設(shè)定、變更、保存并管理所述飛行物I所收集的信息。[0021]所述飛行物I例如是作為自主飛行的小型飛行物的直升飛機(jī)。該直升飛機(jī)I從所述基地控制裝置2通過(guò)遙控操作被操縱，或者從所述基地控制裝置2在所述直升飛機(jī)I的控制裝置(未圖示)中設(shè)定飛行計(jì)劃，該控制裝置控制航行單元(后述)，按照飛行計(jì)畫進(jìn)行自主飛行。另外，控制裝置控制航行單元，將所述直升飛機(jī)I控制為在規(guī)定的速度、規(guī)定的高度下的飛行，并且在規(guī)定位置可控制為懸停(靜止飛行狀態(tài))。
[0022]所述直升飛機(jī)I具有機(jī)體3、設(shè)置于該機(jī)體3上的所需數(shù)量的螺旋槳例如前后左右共計(jì)4套的螺旋槳4、5、6、7，將該螺旋槳4、5、6、7分別獨(dú)立地連結(jié)于電動(dòng)機(jī)(未圖示)，另夕卜，該電動(dòng)機(jī)被設(shè)計(jì)成獨(dú)立地控制驅(qū)動(dòng)。進(jìn)而，所述螺旋槳4、5、6、7和所述電動(dòng)機(jī)等構(gòu)成所述飛行物I的航行單元。
[0023]在所述機(jī)體3中，設(shè)置有測(cè)定所述直升飛機(jī)I的基準(zhǔn)位置(例如所述機(jī)體3的中心)的GPS裝置9。
[0024]在所述直升飛機(jī)I的所述機(jī)體3中，搭載有攝像裝置11。該攝像裝置11具有光軸12，該光軸12朝下方延伸突出，所述攝像裝置11被設(shè)計(jì)成拍攝所述直升飛機(jī)I的下方。
[0025]接著，通過(guò)圖2，說(shuō)明涉及本發(fā)明的第一實(shí)施例的所述攝像裝置11的概略結(jié)構(gòu)。
[0026]該攝像裝置11具有攝像機(jī)部13和攝像控制裝置21，該攝像控制裝置21基于所述攝像機(jī)部13拍攝的圖像數(shù)據(jù)和來(lái)自所述GPS裝置9的位置信息進(jìn)行測(cè)定目標(biāo)物的攝影測(cè)量，或者進(jìn)行所述圖像數(shù)據(jù)與所述攝像機(jī)部13取得的光譜圖像數(shù)據(jù)的合成等的處理。
[0027]首先，對(duì)該攝像機(jī)部13進(jìn)行說(shuō)明。
[0028]該攝像機(jī)部13具備:攝像機(jī)14、后述的作為光學(xué)特性變更部的干涉濾光片15、作為該干涉濾光片15的切換單元的電動(dòng)機(jī)16。所述攝像機(jī)14被設(shè)置在所述光軸12上，變?yōu)槟苋〉脺y(cè)定目標(biāo)物的真實(shí)的圖像(實(shí)像(real image))和光譜圖像。
[0029]進(jìn)而，所述攝像機(jī)14是拍攝測(cè)定地點(diǎn)的圖像，并輸出數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的攝像機(jī)，成為能以規(guī)定時(shí)間間隔拍攝靜止圖像，并且能拍攝將圖像連續(xù)拍攝的動(dòng)態(tài)圖像(由在時(shí)間序列中連續(xù)的幀圖像構(gòu)成的動(dòng)態(tài)圖像)。
[0030]另外，所述攝像機(jī)14作為攝像元件17具有作為像素(pixel)的集合體的CXD或CMOS傳感器，并且以所述光軸12垂直地通過(guò)所述攝像元件17的中心(受光面的坐標(biāo)中心)的方式設(shè)定該光軸12與所述攝像元件17的關(guān)系。因此，變成能確定所述攝像元件17的各像素在該攝像元件17上的位置(坐標(biāo))，進(jìn)一步得知各像素的視場(chǎng)角(對(duì)所述光軸12的角度)。
[0031]另外，所述攝像機(jī)14具有設(shè)置于所述光軸12上并且在一部分形成有干涉膜的所述干涉濾光片15，該干涉濾光片15被支撐為可旋轉(zhuǎn)，并且變成通過(guò)所述電動(dòng)機(jī)16可旋轉(zhuǎn)。所述干涉濾光片15具有光學(xué)特性不同的多個(gè)分割部，另外，各分割部具有形成有所述干涉膜的區(qū)域，并且具有不具備光學(xué)特性的區(qū)域。通過(guò)由所述電動(dòng)機(jī)16使所述干涉濾光片15旋轉(zhuǎn)來(lái)選擇分割部。變?yōu)檫x擇的分割部與所述攝像機(jī)14的光軸一致，并且光通過(guò)選擇的分割部，進(jìn)一步根據(jù)通過(guò)的分割部在所述攝像元件17將規(guī)定波長(zhǎng)的光和全波長(zhǎng)的光同時(shí)受光，通過(guò)所述攝像機(jī)14同時(shí)取得規(guī)定波長(zhǎng)的光譜圖像和實(shí)像。
[0032]接著，根據(jù)圖3，對(duì)所述干涉濾光片15的詳細(xì)情況進(jìn)行說(shuō)明。
[0033]該干涉濾光片15為透射式的干涉濾光片，如圖3所示形狀為圓板，并且透射面在圓周方向被等分為所需角度(圖示中為6等分)，所述分割部形成為分割透射面60a?60f。[0034]所述分割透射面60a~60f中，在作為多個(gè)分割部的該分割透射面60a~60e中，分別以同心圓狀形成第二區(qū)域、在該第二區(qū)域的內(nèi)側(cè)形成第一區(qū)域，進(jìn)一步在該第一區(qū)域的內(nèi)側(cè)形成第二區(qū)域。在所述第一區(qū)域中按各所述分割透射面60a~60e的每個(gè)形成選擇波長(zhǎng)λ I~λ 5的選擇波長(zhǎng)特性不同的透射干涉膜，進(jìn)一步作為其它分割部的所述分割透射面60f與所述第一區(qū)域、所述第二區(qū)域(60f'、60f'，)一起不具備光學(xué)特性，變?yōu)槭谷康牟ㄩL(zhǎng)透射。
[0035]例如，在所述第一區(qū)域中，分別在所述分割透射面60a中形成選擇波長(zhǎng)λ?為400nm~450nm的透射干涉膜，在所述分割透射面60b中形成選擇波長(zhǎng)λ 2為450nm~525nm的透射干涉膜,在所述分割透射面60c中形成選擇波長(zhǎng)λ 3為525nm~650nm的透射干涉膜，在所述分割透射面60d中形成選擇波長(zhǎng)λ 4為650nm~750nm的透射干涉膜，在所述分割透射面60e中形成選擇波長(zhǎng)λ 5為750nm~870nm的透射干涉膜。
[0036]另外，在所述分割透射面60a~60e中 ，所述第一區(qū)域的外圓周側(cè)的外圓周部60a;~60^和內(nèi)圓周側(cè)的內(nèi)圓周部60a, !~60^ !變?yōu)樗龅诙^(qū)域，這些第二區(qū)域使全部的波長(zhǎng)通過(guò)。在所述干涉濾光片15上成像的成像58，伸展至所述第二區(qū)域、所述第一區(qū)域、所述第二區(qū)域，變?yōu)樗龀上?8的外圓周側(cè)的一部分重疊于所述外圓周部60a'~60e'、60f'，內(nèi)圓周側(cè)的一部分重疊于所述內(nèi)圓周部60a ''~60e ''、60f/ '。
[0037]在使用所述干涉濾光片15的情況下，選擇所述分割透射面60f，當(dāng)使光軸與該分割透射面60f—致時(shí)，不進(jìn)行波長(zhǎng)選擇而進(jìn)行全透射，僅取得實(shí)像數(shù)據(jù)。另外，在選擇了所述分割透射面60a~60e的任一個(gè)的情況下,例如在選擇了該分割透射面60e的情況下,在所述成像58中，透射所述分割透射面60e的透射干涉膜的第一區(qū)域部58a進(jìn)行波長(zhǎng)選擇，透射所述外圓周部60^和所述內(nèi)圓周部60^丨的第二區(qū)域部58b、58c進(jìn)行全透射，取得在所述第一區(qū)域部58a得到的光譜圖像數(shù)據(jù)與作為所述第二區(qū)域部58b、58c的實(shí)像數(shù)據(jù)成為一體的混合圖像數(shù)據(jù)。
[0038]進(jìn)而，當(dāng)取得的光譜的波長(zhǎng)范圍達(dá)到400nm~870nm時(shí)，變?yōu)閺乃龇指钔干涿?0a到所述分割透射面60e，依次切換分割透射面，按切換的每一所述分割透射面60取得光譜圖像。
[0039]而且，通過(guò)所述干涉濾光片15的旋轉(zhuǎn)，在400nm~870nm的范圍內(nèi)選擇波長(zhǎng)，并且按選擇的每一波長(zhǎng)由所述攝像元件17能取得圖像，且能取得400nm~870nm的范圍內(nèi)的規(guī)定的光譜。
[0040]進(jìn)而，配合取得的光譜的波長(zhǎng)來(lái)決定分割數(shù)，進(jìn)一步，在取得的光譜的波長(zhǎng)受限的情況下，選擇具有適合的選擇波長(zhǎng)特性的分割透射面取得光譜也可以。
[0041]另外，雖然上述干涉濾光片15被設(shè)計(jì)成作為圓板可旋轉(zhuǎn)，但作為長(zhǎng)矩形形狀，將該干涉濾光片15沿長(zhǎng)邊方向進(jìn)行分割，形成分割透射面，并使所述干涉濾光片15沿長(zhǎng)邊方向滑動(dòng)，進(jìn)行分割透射面的切換也可以。
[0042]接著，對(duì)所述攝像控制裝置21進(jìn)行說(shuō)明。
[0043]該攝像控制裝置21具備:運(yùn)算控制部(CPU) 22、圖像數(shù)據(jù)記錄部23、攝像機(jī)控制器24、攝像機(jī)控制部25、濾光片控制器26、光譜數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部27、圖像合成部28、圖像處理部29、特征抽取部31、匹配部32、測(cè)定部33、模型圖像形成部34、顯示部35、存儲(chǔ)部36。[0044]所述攝像機(jī)控制部25是同步控制所述攝像機(jī)14、所述干涉濾光片15、光圈55的控制部。進(jìn)而，對(duì)該光圈55進(jìn)行后述。所述濾光片控制器26基于來(lái)自所述攝像機(jī)控制部25的指令信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述電動(dòng)機(jī)16，以光通量透射所述干涉濾光片15的規(guī)定的分割透射面的方式，將該干涉濾光片15進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、定位。
[0045]另外，所述攝像機(jī)控制器24基于來(lái)自所述攝像機(jī)控制部25的指令信號(hào)，取得從所述攝像元件17發(fā)出的信號(hào)。在光通量透射所述干涉濾光片15的所述分割透射面60a?60e的情況下，根據(jù)透射的所述第一區(qū)域部58a和第二區(qū)域部58b、58c，將取得的混合圖像數(shù)據(jù)分離為實(shí)像數(shù)據(jù)和規(guī)定波長(zhǎng)的光譜圖像數(shù)據(jù)。分離的實(shí)像數(shù)據(jù)與拍攝時(shí)間相關(guān)聯(lián)地被儲(chǔ)存到所述圖像數(shù)據(jù)記錄部23中，光譜圖像數(shù)據(jù)與拍攝時(shí)間相關(guān)聯(lián)地被儲(chǔ)存到所述光譜數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部27中。
[0046]另外，在光通量透射所述干涉濾光片15的所述分割透射面60f的情況下，由于所述第一區(qū)域，所述第二區(qū)域都為全透射面，所以取得僅由實(shí)像構(gòu)成的靜止圖像數(shù)據(jù)。取得的靜止圖像數(shù)據(jù)與拍攝時(shí)間相關(guān)聯(lián)地被儲(chǔ)存到所述圖像數(shù)據(jù)記錄部23中。
[0047]所述圖像合成部28基于所述圖像數(shù)據(jù)記錄部23中儲(chǔ)存的所述第二區(qū)域的實(shí)像數(shù)據(jù)，將所述光譜數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部27中儲(chǔ)存的光譜圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行合成，進(jìn)一步將光譜合成圖像與所述靜止圖像進(jìn)行合成，制作在一個(gè)圖像的全像素(Pixel)中具有光譜信息的高光譜圖像。
[0048]所述圖像處理部29具備所述特征抽取部31、所述匹配部32，從I幀的圖像數(shù)據(jù)至少抽取5個(gè)以上的特征點(diǎn)(加密點(diǎn)(pass point)),對(duì)時(shí)間上不同的圖像數(shù)據(jù)或從不同的拍攝位置取得的圖像數(shù)據(jù)，基于所述特征點(diǎn)進(jìn)行圖像的追蹤或匹配。
[0049]進(jìn)而，關(guān)于圖像追蹤、圖像匹配，使用SSDA法(Sequential SimilarityDetection Algorithm:序貫相似性檢測(cè)算法)、歸一化互相關(guān)算法、最小二乘匹配法等。
[0050]所述測(cè)定部33是基于由所述攝像機(jī)14從不同拍攝位置取得的2個(gè)圖像數(shù)據(jù)和拍攝位置的位置數(shù)據(jù)，執(zhí)行攝影測(cè)量的測(cè)定部。
[0051]所述模型圖像形成部34將由所述測(cè)定部33測(cè)定的各像素的三維數(shù)據(jù)與所述高光譜圖像相關(guān)聯(lián)，形成具有三維數(shù)據(jù)+光譜圖像數(shù)據(jù)的四維數(shù)據(jù)的模型圖像。
[0052]在所述存儲(chǔ)部36中，儲(chǔ)存有攝像機(jī)控制中所需的程序、電動(dòng)機(jī)控制中所需的程序、圖像數(shù)據(jù)與光譜圖像數(shù)據(jù)的合成中所需的程序、用于進(jìn)行圖像追蹤的程序、圖像處理中所需的程序、測(cè)定中所需的程序、為了形成模型圖像所需的程序、用于控制所述顯示部35的程序等的各種程序。進(jìn)而，在所述存儲(chǔ)部36的一部分形成所述圖像數(shù)據(jù)記錄部23、所述光譜數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部27也可以。
[0053]接著，對(duì)在本實(shí)施例中使用的所述攝像機(jī)14的一個(gè)例子，參照?qǐng)D4?圖6進(jìn)行說(shuō)明。進(jìn)而，下面說(shuō)明的該攝像機(jī)14以能得到將由所述干涉濾光片15的所述分割透射面60a?60e得到的光譜間進(jìn)一步細(xì)分化后的光譜的方式構(gòu)成。
[0054]圖4表示該攝像機(jī)14的光學(xué)系統(tǒng)45和在該光學(xué)系統(tǒng)45的光路中設(shè)置的所述干涉濾光片15。
[0055]圖4中，46表示該光學(xué)系統(tǒng)45的光軸，在該光軸46上配設(shè)有物鏡47、第一中繼透鏡48、第二中繼透鏡49、第三中繼透鏡50、成像透鏡51、攝像元件52。另外，圖4中，53表示由所述物鏡47成像的像，另外f表示所述第二中繼透鏡49的焦距。
[0056]在所述第一中繼透鏡48的所述第二中繼透鏡49 一側(cè)配設(shè)所述光圈55，通過(guò)所述物鏡47、所述第一中繼透鏡48、所述第二中繼透鏡49、所述第三中繼透鏡50、所述成像透鏡51、所述攝像兀件52、所述光圈55構(gòu)成所述光學(xué)系統(tǒng)45。
[0057]該光圈55具有在相對(duì)圖中的紙表面垂直的方向延伸的狹縫狀的光圈孔55a。另夕卜，該光圈55配設(shè)于所述第二中繼透鏡49的目標(biāo)物側(cè)焦點(diǎn)位置或大致目標(biāo)物側(cè)焦點(diǎn)位置，所述光圈55在相對(duì)所述光軸46垂直的方向(與所述光圈孔55a正交的方向)上可移動(dòng)地被支撐，所述光圈55變?yōu)橥ㄟ^(guò)線性電動(dòng)機(jī)等的位置位移單元變更適當(dāng)?shù)奈恢谩?br> [0058]在此，所述光圈55、所述第二中繼透鏡49構(gòu)成焦闌光學(xué)系統(tǒng)56。透射了所述第一中繼透鏡48的光通量，由所述焦闌光學(xué)系統(tǒng)56分割為平行的多個(gè)光通量(主光線57)。
[0059]在該主光線57的聚光位置(基于所述第二中繼透鏡49的成像位置或者大致成像位置)，配設(shè)有形成了選擇波長(zhǎng)特性不同的多個(gè)透射式干涉膜的透射式的干涉濾光片15。該干涉濾光片15以旋轉(zhuǎn)軸59為中心可旋轉(zhuǎn)地被支撐，進(jìn)一步通過(guò)電動(dòng)機(jī)等的旋轉(zhuǎn)單元變?yōu)榭尚D(zhuǎn)。另外，所述干涉濾光片15作為波長(zhǎng)選擇濾光片而起作用，透射了所述干涉濾光片15的干涉膜的特定波長(zhǎng)的光線，通過(guò)所述第三中繼透鏡50和所述成像透鏡51在所述攝像元件52上成像。成像的像形成為特定波長(zhǎng)并變?yōu)槎S的像。
[0060]所述干涉濾光片15具有通過(guò)入射到該干涉濾光片15的光線的入射角而使選擇波長(zhǎng)特性進(jìn)行變化的性質(zhì)。圖5表示入射角與透射的峰值波長(zhǎng)的關(guān)系(峰值波長(zhǎng)的入射角依賴性)，得知通過(guò)使入射角變化，峰值波長(zhǎng)也進(jìn)行變化。
[0061]另外，圖4 (A)中，所述光圈55的所述光圈孔55a位于所述光軸46上,這種情況下所述主光線57變?yōu)榕c所述光軸46平行。接著，如圖4 (B)所示，在使所述光圈55移動(dòng)了的情況下，例如圖示的那樣，當(dāng)移動(dòng)到上方時(shí)，所述主光線57相對(duì)所述光軸46傾斜。SP、相對(duì)所述干涉濾光片15的入射角進(jìn)行變化。因此，通過(guò)使所述光圈55移動(dòng)，可使透射所述干涉濾光片15的波長(zhǎng)進(jìn)行變化。
[0062]例如，如果參照?qǐng)D5，在使相對(duì)所述干涉濾光片15的入射角變化在O。?50。時(shí)，透射波長(zhǎng)的峰值變化在600nm?520nm。即、所述干涉濾光片15變?yōu)榫哂?00nm?520nm的波長(zhǎng)選擇范圍W。圖6表示與向所述干涉濾光片15的入射角對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)透射特性，在使該干涉濾光片15的角度變化為0°、10°、20°、30°、40°的情況下得到光譜的一個(gè)例子。
[0063]在圖4中，雖然使所述干涉濾光片15相對(duì)所述光軸46傾斜，但是，如圖5所示，入射角依賴性從入射角超過(guò)了 10。附近就變?yōu)榫€性。因此，通過(guò)預(yù)先使所述干涉濾光片15傾斜，能有效地得到相對(duì)所述光圈55的位移的選擇波長(zhǎng)的變化。
[0064]因此，在每次使所述光圈55位移時(shí)，通過(guò)所述攝像元件17取得圖像，另外，例如通過(guò)將具有圖4的波長(zhǎng)透射特性的所述干涉濾光片15的所述分割透射面60配置于所述主光線57的光路，能取得在600nm?520nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光譜。另外，在取得超過(guò)600nm?520nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光譜的情況下，以在所述主光線57的光路中配置具有不同波長(zhǎng)選擇范圍W'的分割透射面的方式，使所述干涉濾光片15旋轉(zhuǎn)也可以。如上所述，通過(guò)在該干涉濾光片15中組合所述光圈55，能得到將由所述干涉濾光片15本身得到的光譜進(jìn)一步細(xì)分化的光譜。
[0065]下面，參照?qǐng)D7、圖8說(shuō)明本實(shí)施例中的工作。進(jìn)而，在下面，作為所述攝像機(jī)14使用具有所述干涉濾光片15的所述光學(xué)系統(tǒng)45，并且對(duì)所述攝像機(jī)14被搭載于作為飛行物的所述直升飛機(jī)I的情況下，進(jìn)行說(shuō)明。[0066]在懸停狀態(tài)下取得圖像的狀態(tài)中，所述攝像機(jī)14的姿勢(shì)總是變動(dòng)，不能說(shuō)完全地靜止。因此，在按各波長(zhǎng)的每個(gè)取得的圖像中，存在少量的偏差。為此，當(dāng)將所述光譜數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部27中儲(chǔ)存的光譜圖像保持原樣地合成時(shí)，產(chǎn)生誤差，或者產(chǎn)生模糊等的問(wèn)題。
[0067]圖8表示在懸停狀態(tài)下，取得選擇的波長(zhǎng)為λ 1、λ 2、λ 3、λ 4的光譜圖像的狀態(tài)，圖8 (A)的SI表示所述攝像裝置11完全靜止的狀態(tài)，S2表示懸停狀態(tài)下所述攝像裝置11變動(dòng)的狀態(tài)。另外，圖8 (B)是將在所述攝像裝置11變動(dòng)的狀態(tài)下取得的λ?、λ2、入3、入4的光譜圖像，配合時(shí)間的經(jīng)過(guò)而展開的圖。進(jìn)而，圖中，黑圓點(diǎn)是從透射了作為所述第二區(qū)域的外圓周部60a'~60e'和內(nèi)圓周部60a'丨~60e'丨的透射區(qū)域的像(實(shí)像)抽取的特征點(diǎn)。如從圖8 (A)、圖8 (B)得知那樣，知道了當(dāng)將圖像保持原樣地合成時(shí)，在各圖像間特征點(diǎn)不一致，并產(chǎn)生誤差，或者模糊。
[0068]因此，以在懸停狀態(tài)下能合成按各波長(zhǎng)的每個(gè)取得的光譜圖像的方式，需要在所述第二區(qū)域?qū)⑻卣鼽c(diǎn)進(jìn)行匹配(相對(duì)的定位)。
[0069]在本實(shí)施例中，通過(guò)所述干涉濾光片15的旋轉(zhuǎn)，并通過(guò)使所述主光線57透射所述分割透射面60f能取得僅由實(shí)像構(gòu)成的靜止圖像，并且通過(guò)使所述主光線57透射所述分割透射面60a~60e來(lái)得到光譜圖像，進(jìn)一步，由于也能得到所述主光線57透射了所述外圓周部60a'~60^以及內(nèi)圓周部60a''~60^ '的透射區(qū)域的實(shí)像，所以變?yōu)槟苋〉眠@些被一體化的混合圖像數(shù)據(jù)。
[0070]首先，在使所述直升飛機(jī)I在01地點(diǎn)懸停并靜止之后，使所述干涉濾光片15旋轉(zhuǎn)，來(lái)選擇所述分割透射面60f。之后，通過(guò)所述攝像機(jī)14經(jīng)由所述分割透射面60f在01地點(diǎn)取得靜止圖像(左圖像42)，另外，以所述GPS裝置9進(jìn)行01地點(diǎn)的位置的測(cè)定。取得的靜止圖像被儲(chǔ)存在所述圖像數(shù)據(jù)記錄部23中，進(jìn)而通過(guò)所述圖像處理部29從所述靜止圖像的所述第二區(qū)域部58b、58c部分的圖像數(shù)據(jù)，抽取特征點(diǎn)至少5個(gè)以上(優(yōu)選為，多個(gè))。
[0071]在01地點(diǎn)取得了靜止圖像之后，在01地點(diǎn)使所述干涉濾光片15旋轉(zhuǎn)，依次切換所述分割透射面60a~60e。另外,在各分割透射面使所述光圈55的位置按每一規(guī)定時(shí)間間隔位移，并按該光圈55的每一位置變更取得混合圖像，對(duì)透射了所述第一區(qū)域部58a的部分，按各分割透射面的每一個(gè)取得λ I~λη的光譜圖像。
[0072]例如，在選擇了所述分割透射面60a的情況下，取得λ al~λ an的光譜圖像，在選擇了所述分割透射面60b的情況下，取得Xbl~λ bn的光譜圖像，在選擇了所述分割透射面60c的情況下，取得λ Cl~Xcn的光譜圖像，在選擇了所述分割透射面60d的情況下，取得λ dl~λ dn的光譜圖像,在選擇了所述分割透射面60e的情況下,取得λ el~λ en的光譜圖像。
[0073]通過(guò)取得上述的全部的光譜圖像，能取得全波長(zhǎng)的光譜圖像。光譜圖像的取得中，通過(guò)在所述第二區(qū)域部58b、58c得到的實(shí)像，抽取至少5個(gè)特征點(diǎn)，以該特征點(diǎn)為基礎(chǔ)進(jìn)行時(shí)間上鄰接的實(shí)像間的追蹤。另外，實(shí)像的取得后，直到取得下一個(gè)的實(shí)像為止，在兩實(shí)像間產(chǎn)生光軸的傾斜等的情況下，在兩實(shí)像間基于特征點(diǎn)執(zhí)行坐標(biāo)變換，并進(jìn)行圖像匹配。
[0074]進(jìn)而，從混合圖像分離的實(shí)像，雖然其拍攝范圍變窄，但該實(shí)像由于是靜止?fàn)顟B(tài)下的拍攝圖像，所以圖像間的位移量小，窄范圍的實(shí)像的追蹤就成為可能。
[0075] 進(jìn)一步，從混合圖像分離的實(shí)像與光譜圖像由于其位置關(guān)系總是固定，所以在實(shí)像間得到的條件能保持原樣地適用于光譜圖像間的匹配。
[0076]而且，取得01地點(diǎn)的全波長(zhǎng)的光譜圖像，當(dāng)全實(shí)像間的追蹤結(jié)束時(shí)，以實(shí)像的追蹤信息為基礎(chǔ)能將全部的各光譜圖像無(wú)誤差地對(duì)位和合成。
[0077]另外，將光譜合成圖像與01地點(diǎn)的靜止圖像的所述第一區(qū)域部58a進(jìn)行合成，制作高光譜圖像。
[0078]在從01地點(diǎn)向02地點(diǎn)開始移動(dòng)時(shí)，首先將所述干涉濾光片15進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，來(lái)切換所述分割透射面60f。在所述干涉濾光片15的切換之后，起初從在01地點(diǎn)取得的靜止圖像，抽取至少5個(gè)特征點(diǎn)，開始從01地點(diǎn)向02地點(diǎn)的移動(dòng)。在從01地點(diǎn)向02地點(diǎn)的移動(dòng)中，通過(guò)所述攝像機(jī)14經(jīng)由所述分割透射面60f取得動(dòng)態(tài)圖像(幀圖像)，以抽取的特征點(diǎn)為基礎(chǔ)進(jìn)行各幀圖像的追蹤。由于所述分割透射面60f在全區(qū)域能取得實(shí)像，所以對(duì)應(yīng)于大的位移也可進(jìn)行圖像追蹤。
[0079]當(dāng)?shù)竭_(dá)02地點(diǎn)時(shí)，通過(guò)所述攝像機(jī)14經(jīng)由所述分割透射面60f取得02地點(diǎn)的靜止圖像(右圖像43)，并通過(guò)所述GPS裝置9，進(jìn)行02地點(diǎn)的位置測(cè)定。接著，通過(guò)所述圖像處理部29，在02地點(diǎn)的靜止圖像中至少確定5個(gè)所述特征點(diǎn)，基于該特征點(diǎn)對(duì)01地點(diǎn)的靜止圖像與02地點(diǎn)的靜止圖像進(jìn)行匹配。進(jìn)一步通過(guò)所述測(cè)定部33，并基于在01地點(diǎn)取得的靜止圖像、在02地點(diǎn)取得的靜止圖像、以及由所述GPS裝置9測(cè)定的01地點(diǎn)、02地點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行攝影測(cè)量，取得各像素的每一個(gè)的三維數(shù)據(jù)。
[0080]最后，將在01地點(diǎn)得到的三維數(shù)據(jù)與在01地點(diǎn)得到的高光譜圖像進(jìn)行合成，制作包含光譜數(shù)據(jù)的四維圖像。
[0081]進(jìn)而，在上述中，雖然在01地點(diǎn)取得高光譜圖像，但在02地點(diǎn)，通過(guò)進(jìn)行與01地點(diǎn)相同的處理也能取得高光譜圖像。因此，在02地點(diǎn)取得高光譜圖像也可以。
[0082]因此，從光譜可識(shí)別作物的發(fā)育狀態(tài)，或者從作物的三維數(shù)據(jù)可識(shí)別大小?；蛘撸浜下冻龅奈镔|(zhì)的種類的信息也能取得地表的狀態(tài)。
[0083]對(duì)上述的攝影測(cè)量、光譜圖像、高光譜圖像的取得合成等，參照?qǐng)D9、圖10進(jìn)一步進(jìn)行說(shuō)明。
[0084]步驟01:將所述直升飛機(jī)I在01地點(diǎn)開始懸停，在使所述干涉濾光片15旋轉(zhuǎn)且選擇了所述分割透射面60f之后，在01地點(diǎn)通過(guò)所述攝像機(jī)14取得所述左圖像42。另外，進(jìn)行基于所述GPS裝置9的所述直升飛機(jī)I的位置(即01地點(diǎn))的測(cè)定。
[0085]步驟02:將取得的所述左圖像42進(jìn)行邊緣處理或角點(diǎn)提取處理等來(lái)抽取特征點(diǎn)。
[0086]步驟03:之后，以所述主光線57透射所述分割透射面60a?60e的規(guī)定的區(qū)域的方式使所述干涉濾光片15間歇旋轉(zhuǎn)，進(jìn)一步按各分割透射面的每一個(gè)使所述光圈55的位置變更，并按各該光圈55的位置的每一個(gè)通過(guò)所述圖像攝像機(jī)14取得具有光譜圖像和實(shí)像的混合圖像。另外，通過(guò)取得的混合圖像使光譜圖像與實(shí)像分離，并通過(guò)分離的實(shí)像執(zhí)行在相同位置的圖像追蹤(以下，相同位置追蹤)，基于相同位置追蹤的結(jié)果執(zhí)行在各光譜圖像間的圖像位置校正。
[0087]對(duì)在01地點(diǎn)的光譜圖像的取得、圖像位置校正，通過(guò)步驟21?步驟27進(jìn)行說(shuō)明。
[0088]步驟21:當(dāng)開始光譜測(cè)定時(shí)，按各波長(zhǎng)的每一個(gè)以規(guī)定的時(shí)間間隔取得具有規(guī)定波長(zhǎng)區(qū)域(λ I?λη)的光譜圖像部的混合圖像。
[0089]步驟22:取得的混合圖像，通過(guò)所述攝像機(jī)控制器24被分離為光譜圖像部和實(shí)像部，光譜圖像部按時(shí)間序列被儲(chǔ)存在所述光譜數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部27中，并且實(shí)像部按時(shí)間序列被儲(chǔ)存在所述圖像數(shù)據(jù)記錄部23中。
[0090]步驟23:作為圖像追蹤(相同位置追蹤)，從與分離的光譜圖像部(λ I)同時(shí)取得的實(shí)像部(第一實(shí)像)抽取至少5個(gè)特征點(diǎn)，在與時(shí)間上鄰接的下一個(gè)光譜圖像部(λ 2)同步的實(shí)像部(第二實(shí)像)中確定特征點(diǎn)。
[0091]步驟24:基于得到的第一實(shí)像部的特征點(diǎn)和第二實(shí)像部的特征點(diǎn)執(zhí)行第一實(shí)像部與第二實(shí)像部間的匹配，并執(zhí)行第一實(shí)像部與第二實(shí)像部之間的坐標(biāo)變換。
[0092]步驟25:由于同時(shí)取得實(shí)像部和光譜圖像部，所以與對(duì)應(yīng)于實(shí)像部的光譜圖像部的位置關(guān)系總是固定，將所述實(shí)像部進(jìn)行匹配的條件、坐標(biāo)變換的條件適用于時(shí)間上鄰接的所述光譜圖像部。
[0093]步驟26:判斷是否取得全部的波長(zhǎng)的光譜圖像部，在未取得的情況下，返回至步驟21，繼續(xù)進(jìn)行光譜圖像部的取得、相同位置追蹤。
[0094]步驟27:當(dāng)取得有關(guān)規(guī)定波長(zhǎng)區(qū)域(λ1~λ η)的全部的波長(zhǎng)的光譜圖像部時(shí)，通過(guò)將全部的光譜圖像部以基于實(shí)像部的追蹤而得到的條件進(jìn)行合成能取得具有在01地點(diǎn)的規(guī)定波長(zhǎng)區(qū)域(λ1~λ η)的光譜的第一光譜合成圖像。進(jìn)一步，通過(guò)將該第一光譜合成圖像與所述靜止圖像進(jìn)行合成能取得高光譜圖像。
[0095]步驟04~步驟06:當(dāng)取得在01地點(diǎn)的所述靜止圖像和高光譜圖像時(shí)，所述直升飛機(jī)I移動(dòng)到02地點(diǎn)。在移動(dòng)時(shí)，首先使所述干涉濾光片15旋轉(zhuǎn)并選擇所述分割透射面60f。在移動(dòng)中通過(guò)所述攝像機(jī)14取得動(dòng)態(tài)圖像，并執(zhí)行圖像追蹤(移動(dòng)追蹤)?；谠谒鲎髨D像42抽取的特征點(diǎn)執(zhí)行移動(dòng)追蹤也可以，或者使用在懸停狀態(tài)下以相同位置追蹤最終得到的特征點(diǎn)進(jìn)行移動(dòng)中的圖像追蹤也可以。
[0096]步驟07:當(dāng)所述直升飛機(jī)I到達(dá)02地點(diǎn)，移動(dòng)追蹤結(jié)束時(shí)，開始懸停，取得作為靜止圖像的所述右圖像43。
[0097]步驟08:在懸停狀態(tài)下，使所述干涉濾光片15旋轉(zhuǎn)并選擇所述分割透射面60a~60e,按各透射面的每一個(gè)進(jìn)一步使所述光圈55位移,按該光圈55的各位置的每一個(gè)通過(guò)所述攝像機(jī)14取得混合圖像。另外，通過(guò)取得的混合圖像使光譜圖像部與實(shí)像部分離，通過(guò)分離的實(shí)像部執(zhí)行在相同位置的圖像追蹤(以下，相同位置追蹤)，基于相同位置追蹤的結(jié)果執(zhí)行在各光譜圖像部間的圖像位置校正。
[0098]執(zhí)行所述步驟21~步驟27，在02地點(diǎn)取得有關(guān)規(guī)定波長(zhǎng)區(qū)域(λ 1~λη)的全部的波長(zhǎng)的光譜圖像部，并合成得到的全部的光譜圖像部，取得具有在02地點(diǎn)的規(guī)定波長(zhǎng)區(qū)域(λ 1~λ η)的光譜的第二光譜合成圖像，進(jìn)一步，通過(guò)將該第二光譜合成圖像與所述右圖像43進(jìn)行合成，取得高光譜圖像。
[0099]步驟09、步驟10、步驟11:基于通過(guò)相同位置追蹤在所述右圖像43中確定的特征點(diǎn)和在所述左圖像42中確定的特征點(diǎn)，進(jìn)行匹配，另外，進(jìn)行將所述左圖像42或所述右圖像43的任一個(gè)作為基準(zhǔn)的坐標(biāo)變換(相互定位)，進(jìn)一步進(jìn)行所述GPS裝置9的向地心坐標(biāo)的坐標(biāo)變換(絕對(duì)定位)。
[0100]步驟12、步驟13:以絕對(duì)定位的結(jié)果為基礎(chǔ)進(jìn)行所述左圖像42與所述右圖像43的立體匹配，得到具有三維位置數(shù)據(jù)的地形的三維模型。
[0101]步驟14:如上所述，由于混合圖像和靜止圖像以同軸進(jìn)行拍攝，對(duì)應(yīng)于1:1，所以獲得在得到光譜的位置的三維位置數(shù)據(jù)，通過(guò)將光譜圖像與所述三維模型進(jìn)行合成，能制作具有地形的三維位置數(shù)據(jù)和光譜信息的四維模型。
[0102]如上所述，在本實(shí)施例中，由于做成了在所述攝像機(jī)14中設(shè)置圓板狀的所述干涉濾光片15，在該干涉濾光片15中形成沿圓周方向被分割成所需角度的分割透射面，將該分割透射面的一個(gè)作為全波長(zhǎng)透射的全透射面，能以一個(gè)攝像機(jī)取得實(shí)像部與光譜圖像部的二者，所以基于實(shí)像能執(zhí)行光譜圖像的對(duì)位，在即便圖像取得裝置被設(shè)置在所述飛行物I等的活動(dòng)體中的情況下也能取得精度高的光譜合成圖像，另外，能取得高光譜圖像。進(jìn)一步，除了取得實(shí)像的攝像機(jī)之外，無(wú)需另外設(shè)置取得光譜圖像的光譜攝像機(jī)，能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單化和成本的降低。
[0103]另外，通過(guò)設(shè)置所述光圈55，在一個(gè)分割透射面能得到一個(gè)以上的光譜。
[0104]另外，在形成有不同的選擇波長(zhǎng)特性的干涉膜的分割透射面的一部分，由于形有所述主光線57全透射的所述第二區(qū)域，所以能同時(shí)取得光譜圖像部和實(shí)像部，即使在各圖像間隨時(shí)間流逝產(chǎn)生偏差，也能通過(guò)使實(shí)像部匹配，容易地進(jìn)行光譜圖像部的合成。
[0105]進(jìn)一步，由于將所述分割透射面60f作為所述主光線57全透射的全透射面，所以在寬范圍僅可取得實(shí)像，即使為將動(dòng)畫追蹤等多個(gè)特征點(diǎn)抽取作為必需的處理，也能適應(yīng)本實(shí)施例中的所述攝像裝置11。
[0106]進(jìn)而，在所述光學(xué)系統(tǒng)45中，通過(guò)變更所述光圈55的位置使相對(duì)所述干涉濾光片15的入射角位移，規(guī)定范圍內(nèi)波長(zhǎng)的變更成為可能，在想取得的光譜的波長(zhǎng)被決定，且種類少的情況下，省略所述光圈55也可以
圖11、12表不本發(fā)明的第二實(shí)施例中的光學(xué)系統(tǒng)45'。
[0107]在圖3所示的光學(xué)系統(tǒng)45中雖然使用了透射式的干涉濾光片15，但如圖11所示，也能使用作為光學(xué)特性變更部的反射式的干涉濾光片61構(gòu)成所述光學(xué)系統(tǒng)45'。所述干涉濾光片61是在反射鏡中形成了反射式的干涉膜的濾光片，并以旋轉(zhuǎn)軸59為中心可旋轉(zhuǎn)地被支撐，進(jìn)一步變?yōu)橥ㄟ^(guò)電動(dòng)機(jī)等的旋轉(zhuǎn)單元可旋轉(zhuǎn)。在所述光學(xué)系統(tǒng)45'中，所述干涉濾光片61通過(guò)反射主光線57而選擇波長(zhǎng)。
[0108]進(jìn)而，圖11中在與圖4中所示的部件同等的部件中賦予相同的附圖標(biāo)記，并省略其說(shuō)明。
[0109]在上述第二實(shí)施例中，如圖11 (B)所示，通過(guò)使光圈55移動(dòng)，向所述干涉濾光片61的所述主光線57的入射角會(huì)變化，在規(guī)定的波長(zhǎng)選擇范圍W內(nèi)的特定波長(zhǎng)被選擇反射。
[0110]另外，如圖12所示，所述干涉濾光片61為圓板狀，在反射面中沿圓周方向被等分為所需角度(在圖示中為6等分)，分割部作為分割反射面63a?63f而形成。
[0111]在所述干涉濾光片61中，所述分割反射面63a?63f中，在作為多個(gè)分割部的該分割反射面63a?63e中，分別以同心圓狀形成第二區(qū)域，在該第二區(qū)域的內(nèi)側(cè)形成第一區(qū)域，進(jìn)一步在該第一區(qū)域的內(nèi)側(cè)形成第二區(qū)域，在所述第一區(qū)域中按各所述分割反射面63a?63e的每一個(gè)形成作為選擇波長(zhǎng)λ I?λ 5的選擇波長(zhǎng)特性不同的所述第一區(qū)域的反射干涉膜，進(jìn)一步作為其它的分割部的所述分割反射面63f，與所述第一區(qū)域、所述第二區(qū)域(63f'、63f'，) 一起不具備光學(xué)特性而反射全部的波長(zhǎng)。
[0112]另外，在各所述分割反射面63a?63e中，所述第一區(qū)域的外圓周側(cè)的外圓周部63a;?63e'和內(nèi)圓周側(cè)的內(nèi)圓周部63a'丨?63e'丨變?yōu)樗龅诙^(qū)域，這些第二區(qū)域反射全部的波長(zhǎng)。在所述干涉濾光片61上成像的成像58，伸展至所述第二區(qū)域、所述第一區(qū)域、所述第二區(qū)域，所述成像58的外圓周側(cè)的一部分重疊于所述外圓周部63a'?63e/、63f'，內(nèi)圓周側(cè)的一部分重疊于所述內(nèi)圓周部63a'丨?63e'丨、63f'丨。
[0113]由所述干涉濾光片61反射的光通量，經(jīng)由成像透鏡51成像于攝像元件52。在使用所述干涉濾光片61的情況下，選擇所述分割反射面63f，使光軸46與該分割反射面63f一致的情況下，不進(jìn)行波長(zhǎng)選擇而被全反射，僅取得實(shí)像數(shù)據(jù)的靜止圖像數(shù)據(jù)。另外，在選擇了所述分割反射面63a?63e的任一個(gè)的情況下,例如在選擇了該分割反射面63e的情況下，在該分割反射面63e的第一區(qū)域部58a被反射并進(jìn)行波長(zhǎng)選擇，并且在所述成像58中，由第二區(qū)域部58b、58c部分地全反射，取得混合圖像數(shù)據(jù)。
[0114]如上所述，作為干涉濾光片通過(guò)使用反射式的所述干涉濾光片61，能將所述光學(xué)系統(tǒng)45'做得緊湊。
[0115]圖13表不由圖11所不的光學(xué)系統(tǒng)45'的變更例。
[0116]在圖13所示的變更例中，使用反射式的干涉濾光片62，該干涉濾光片62與干涉濾光片61為相同的結(jié)構(gòu)。
[0117]在光軸46上配置物鏡47、第一中繼透鏡48、光圈55，在與所述光軸46平行且背離了規(guī)定量的光軸上配設(shè)第二中繼透鏡49，與該第二中繼透鏡49對(duì)置，來(lái)設(shè)置所述干涉濾光片62。由該干涉濾光片62反射的光通量，通過(guò)反射鏡64被偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的光通量經(jīng)由成像透鏡51成像于攝像元件52。
[0118]在該變更例中，由于所述第一中繼透鏡48、所述光圈55位于與所述第二中繼透鏡49的所述光軸46偏離的位置，所以由焦闌光學(xué)系統(tǒng)56分割的主光線57傾斜地入射到所述干涉濾光片62。進(jìn)一步，如圖13 (B)所示，如果使所述光圈55以從所述光軸46背離的方式移動(dòng)，則所述主光線57的入射角變得更大。因此，通過(guò)使所述光圈55移動(dòng)能將選擇波長(zhǎng)進(jìn)行變更。
[0119]在上述變更例中，由于使用反射式的所述干涉濾光片62，所以能實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)45''的小型化，由于所述第二中繼透鏡49兼作第三中繼透鏡50 (參照?qǐng)D11)，所以能減少部件件數(shù)，能實(shí)現(xiàn)成本的降低。
[0120]接著，根據(jù)圖14，對(duì)本發(fā)明的第三實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
[0121]圖14表示第三實(shí)施例中的攝像裝置11的概略結(jié)構(gòu)，在第三實(shí)施例中，由攝像機(jī)14拍攝的混合圖像數(shù)據(jù)，未通過(guò)攝像機(jī)控制器24被分離為光譜圖像數(shù)據(jù)與實(shí)像數(shù)據(jù)而儲(chǔ)存在圖像數(shù)據(jù)記錄部23中。
[0122]在該圖像數(shù)據(jù)記錄部23中儲(chǔ)存的混合圖像數(shù)據(jù)，從實(shí)像部分，即第二區(qū)域部58b、58c (參照?qǐng)D3)抽取至少3個(gè)特征點(diǎn)，并以該特征點(diǎn)為基礎(chǔ)使時(shí)間上鄰接的混合圖像數(shù)據(jù)匹配。
[0123]混合圖像數(shù)據(jù)是光譜圖像數(shù)據(jù)與實(shí)像數(shù)據(jù)成為一體的圖像數(shù)據(jù)，由于混合圖像數(shù)據(jù)內(nèi)的光譜圖像數(shù)據(jù)與實(shí)像數(shù)據(jù)的位置關(guān)系總是固定，以特征點(diǎn)為基礎(chǔ)使混合圖像數(shù)據(jù)匹配的結(jié)果，光譜圖像部分也自動(dòng)地匹配。
[0124]最后，通過(guò)匹配的混合圖像數(shù)據(jù)，并通過(guò)圖像分離部30使實(shí)像部分離，取得具有規(guī)定波長(zhǎng)區(qū)域(λ I?λ η)的光譜的光譜合成圖像。
[0125]如上所述，在第三實(shí)施例中，由于混合圖像數(shù)據(jù)中的實(shí)像部分的特征點(diǎn)抽取、匹配處理兼帶光譜圖像數(shù)據(jù)的合成處理，所以使處理工序減少，能實(shí)現(xiàn)處理負(fù)擔(dān)的降低。
[0126]工業(yè)實(shí)用性
根據(jù)本發(fā)明，由于具備:光學(xué)特性變更部；光學(xué)系統(tǒng)，包含物鏡并將來(lái)自該物鏡的光引向所述光學(xué)特性變更部；以及攝像元件，將經(jīng)由所述光學(xué)特性變更部的光進(jìn)行受光，所述光學(xué)特性變更部具有多個(gè)分割部并且為將分割部的一個(gè)選擇性地配置于光路上的結(jié)構(gòu)，所述分割部具有:第一區(qū)域，從來(lái)自所述光學(xué)系統(tǒng)的光，選擇特定的波長(zhǎng)；以及第二區(qū)域，不變更來(lái)自所述光學(xué)系統(tǒng)的光的光學(xué)特性，所以通過(guò)所述光學(xué)特性變更部能由一個(gè)攝像機(jī)同時(shí)取得不變更光學(xué)特性的實(shí)像和變更了光學(xué)特性的光譜圖像的二者，能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單化和成本的降低。
[0127]另外，根據(jù)本發(fā)明，由于還具備:攝像控制裝置，基于經(jīng)由一個(gè)分割部的所述第二區(qū)域拍攝的圖像與經(jīng)由其它分割部的所述第二區(qū)域拍攝的圖像的圖像匹配，將經(jīng)由所述一個(gè)分割部的所述第一區(qū)域拍攝的圖像與經(jīng)由所述其它分割部的所述第一區(qū)域拍攝的圖像進(jìn)行合成，制作光譜合成圖像，所以能將經(jīng)由所述第二區(qū)域拍攝的圖像間的匹配條件保持原樣地適用于經(jīng)由所述第一區(qū)域拍攝的圖像中。
[0128]另外，根據(jù)本發(fā)明，由于還具備:配置于光路的光圈，該光圈具有光圈孔，通過(guò)使所述光圈移動(dòng)由所述光學(xué)特性變更部選擇的波長(zhǎng)進(jìn)行變化，所以不用交換該光學(xué)特性變更部就能取得規(guī)定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光譜。
[0129]另外，根據(jù)本發(fā)明，由于所述光學(xué)特性變更部還具備:另一個(gè)其它分割部，與所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域一起不變更光學(xué)特性，所以變?yōu)榭蓛H取得不變更光學(xué)特性的實(shí)像，在使圖像取得裝置移動(dòng)時(shí)能容易地進(jìn)行動(dòng)態(tài)圖像追蹤。
[0130]另外，根據(jù)本發(fā)明，由于所述攝像控制裝置基于經(jīng)由多個(gè)分割部的所述第二區(qū)域拍攝的圖像與經(jīng)由所述另一個(gè)其它分割部拍攝的靜止圖像的圖像匹配，將經(jīng)由多個(gè)分割部的所述第一區(qū)域拍攝的圖像與所述靜止圖像進(jìn)行合成，制作高光譜圖像，所以能以一個(gè)攝像機(jī)容易地取得高光譜圖像。
[0131]進(jìn)而，另外根據(jù)本發(fā)明，還具備:GPS裝置，進(jìn)行地心坐標(biāo)的測(cè)定，所述攝像控制裝置在第一地點(diǎn)經(jīng)由所述另一個(gè)其它分割部取得靜止圖像，并且從第一地點(diǎn)的靜止圖像抽取多個(gè)特征點(diǎn)，在從第一地點(diǎn)到第二地點(diǎn)的移動(dòng)中經(jīng)由所述另一個(gè)其它分割部取得由時(shí)間序列上連續(xù)的幀圖像構(gòu)成的動(dòng)態(tài)圖像，進(jìn)一步通過(guò)在從第一地點(diǎn)到第二地點(diǎn)的移動(dòng)中的動(dòng)態(tài)圖像進(jìn)行動(dòng)態(tài)圖像追蹤，并且在第二地點(diǎn)經(jīng)由所述另一個(gè)其它分割部取得靜止圖像，在第二地點(diǎn)的靜止圖像中特定所述特征點(diǎn)，基于該特征點(diǎn)將第一地點(diǎn)的靜止圖像與第二地點(diǎn)的靜止圖像進(jìn)行立體匹配，并且基于通過(guò)所述GPS裝置測(cè)定的第一地點(diǎn)和第二地點(diǎn)的地心坐標(biāo)系的位置形成三維模型，另外，所述攝像控制裝置將所述光譜合成圖像與所述三維模型進(jìn)行合成，制作具有三維位置數(shù)據(jù)和光譜信息的四維模型，所以由一個(gè)攝像機(jī)可容易地取得四維模型，能簡(jiǎn)單地得到測(cè)定目標(biāo)物的任意的三維位置數(shù)據(jù)和光譜信息。
【權(quán)利要求】
1.一種圖像取得裝置，其特征在于，具備: 光學(xué)特性變更部； 光學(xué)系統(tǒng)，包含物鏡并將來(lái)自該物鏡的光引向所述光學(xué)特性變更部；以及 攝像元件，將經(jīng)由所述光學(xué)特性變更部的光進(jìn)行受光， 所述光學(xué)特性變更部具有多個(gè)分割部并且為將分割部的一個(gè)選擇性地配置于光路上的結(jié)構(gòu)， 所述分割部具有: 第一區(qū)域，從來(lái)自所述光學(xué)系統(tǒng)的光，選擇特定的波長(zhǎng)；以及 第二區(qū)域，不變更來(lái)自所述光學(xué)系統(tǒng)的光的光學(xué)特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像取得裝置，其特征在于， 還具備:攝像控制裝置， 基于經(jīng)由一個(gè)分割部的所述第二區(qū)域拍攝的圖像與經(jīng)由其它分割部的所述第二區(qū)域拍攝的圖像的圖像匹配，將經(jīng)由所述一個(gè)分割部的所述第一區(qū)域拍攝的圖像與經(jīng)由所述其它分割部的所述第一區(qū)域拍攝的圖像進(jìn)行合成，制作光譜合成圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的圖像取得裝置，其特征在于， 還具備:配置于光路的光圈， 該光圈具有光圈孔， 通過(guò)使所述光圈移動(dòng)由所述光學(xué)特性變更部選擇的波長(zhǎng)進(jìn)行變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中的任一項(xiàng)所述的圖像取得裝置，其特征在于， 所述光學(xué)特性變更部還具備:另一個(gè)其它分割部，與所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域一起不變更光學(xué)特性。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像取得裝置，其特征在于， 所述攝像控制裝置基于經(jīng)由多個(gè)分割部的所述第二區(qū)域拍攝的圖像與經(jīng)由所述另一個(gè)其它分割部拍攝的靜止圖像的圖像匹配，將經(jīng)由多個(gè)分割部的所述第一區(qū)域拍攝的圖像與所述靜止圖像進(jìn)行合成，制作高光譜圖像。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像取得裝置，其特征在于， 還具備=GPS裝置，進(jìn)行地心坐標(biāo)的測(cè)定， 所述攝像控制裝置在第一地點(diǎn)經(jīng)由所述另一個(gè)其它分割部取得靜止圖像，并且從第一地點(diǎn)的靜止圖像抽取多個(gè)特征點(diǎn)，在從第一地點(diǎn)到第二地點(diǎn)的移動(dòng)中經(jīng)由所述另一個(gè)其它分割部取得由時(shí)間序列上連續(xù)的幀圖像構(gòu)成的動(dòng)態(tài)圖像，進(jìn)一步通過(guò)在從第一地點(diǎn)到第二地點(diǎn)的移動(dòng)中的動(dòng)態(tài)圖像進(jìn)行動(dòng)態(tài)圖像追蹤，并且在第二地點(diǎn)經(jīng)由所述另一個(gè)其它分割部取得靜止圖像，在第二地點(diǎn)的靜止圖像中特定所述特征點(diǎn)，基于該特征點(diǎn)將第一地點(diǎn)的靜止圖像與第二地點(diǎn)的靜止圖像進(jìn)行立體匹配，并且基于通過(guò)所述GPS裝置測(cè)定的第一地點(diǎn)和第二地點(diǎn)的地心坐標(biāo)系的位置形成三維模型，另外，所述攝像控制裝置將所述光譜合成圖像與所述三維模型進(jìn)行合成，制作具有三維位置數(shù)據(jù)和光譜信息的四維模型。
【文檔編號(hào)】G02B5/20GK103947194SQ201280058376
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月28日
【發(fā)明者】大友文夫, 大谷仁志, 籾內(nèi)正幸, 大佛一毅 申請(qǐng)人:株式會(huì)社拓普康