用于從航拍圖像中去除偽影的方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】一種計算機系統(tǒng)，用于產(chǎn)生感興趣區(qū)域的無偽影航拍圖像。計算機系統(tǒng)接收在不同時間獲得的一個或更多個輸入航拍圖像。通過將兩個或更多個輸入航拍圖像應(yīng)用到偽彩色圖像的不同顏色通道輸入而產(chǎn)生偽彩色圖像?；趥尾噬珗D像中的像素顏色，兩個或更多個輸入航拍圖像中的像素被分類為代表清楚區(qū)域、云區(qū)域或者陰影區(qū)域。通過組合來自兩個或更多個輸入航拍圖像的被分類為代表清楚區(qū)域的像素而產(chǎn)生輸出圖像。
【專利說明】用于從航拍圖像中去除偽影的方法和設(shè)備
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請有權(quán)要求享有于2011年6月30日提交的標(biāo)題為“用于從航拍圖像中去除偽影的方法和設(shè)備(METHOD AND APPARATUS FOR REMOVING ARTIFACTS FROM AERIALIMAGES)”的美國非臨時專利申請系列N0.13/173,089的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容通過引用并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本文公開的技術(shù)涉及遙感技術(shù)，并且特別是涉及用于增強航拍圖像的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]作為派遣調(diào)查組實地檢查小片土地區(qū)的一種替代方式，許多森林管理公司和其它土地擁有者利用一個或更多個感興趣的區(qū)域的遙感圖像諸如衛(wèi)星圖像或其它航拍圖像檢查所述土地的保持情況。航拍圖像可以被分析以便管理區(qū)域內(nèi)的樹木或莊稼的生長或收獲，檢查自然災(zāi)害，諸如來自于火災(zāi)、洪水或蟲害，檢測侵入或盜竊存貨以及其它目的。
[0005]盡管已經(jīng)證明遙感對于土地擁有者而言是非常有價值的，但這種航拍圖像經(jīng)常含有大氣偽影，即，使地面特征變得模糊的云。盡管基于光反射值很容易識別圖像中的云，但是由云引起的圖像中的陰影經(jīng)常被誤認為是生長濃密的森林，并且采用計算機程序檢測和去除可能是困難的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1為根據(jù)所公開技術(shù)的實施例的一種遠程成像系統(tǒng)的方框圖。
[0007]圖2解釋說明了根據(jù)所公開技術(shù)的實施例如何從感興趣區(qū)域的兩個或更多個輸入圖像中產(chǎn)生偽彩色合成圖像。
[0008]圖3解釋說明了根據(jù)所公開技術(shù)的一個實施例的用于產(chǎn)生感興趣區(qū)域的無偽影圖像的技術(shù)。
[0009]圖4為根據(jù)所公開技術(shù)的一個實施例的由編程處理器執(zhí)行以產(chǎn)生圖像模板的步驟流程圖。
[0010]圖5為根據(jù)所公開技術(shù)的一個實施例的由編程處理器執(zhí)行以便從航拍圖像中去除偽影的步驟流程圖。
【具體實施方式】
[0011]為解決上面提到的關(guān)注和其它方面，本文公開的技術(shù)涉及具有一個或更多個處理器的計算機系統(tǒng)，所述處理器被編程以便從感興趣區(qū)域的航拍圖像中去除偽影，諸如云和陰影。計算機系統(tǒng)接收感興趣區(qū)域的兩個或更多個時間移位(即，在不同時間獲得的)的輸入航拍圖像。通過將兩個或更多個航拍圖像應(yīng)用到合成圖像的不同顏色通道而產(chǎn)生偽彩色合成圖像?；谠趥尾噬珗D像中產(chǎn)生的像素顏色，編程處理器確定輸入圖像中的相應(yīng)像素是否為清楚的或者是否包含偽影。通過組合來自兩個或更多個輸入航拍圖像的每一個的清楚像素而產(chǎn)生輸出航拍圖像，以產(chǎn)生無偽影的合成輸出圖像。
[0012]盡管針對其林業(yè)應(yīng)用對所公開的技術(shù)進行了討論，但將意識到所述技術(shù)能夠用于其它目的，諸如為農(nóng)業(yè)、地理、氣象、情報或期望觀察無偽影的航拍圖像的其它學(xué)科分析航拍圖像。
[0013]圖1解釋說明了根據(jù)所公開技術(shù)的一個實施例的用于產(chǎn)生感興趣區(qū)域10的無偽影航拍圖像的系統(tǒng)。所述感興趣區(qū)域10可以包括林地、農(nóng)用土地、海洋、海灘或其它區(qū)域。此外，所公開的技術(shù)也可以用于產(chǎn)生宇宙物體諸如行星等的無偽影圖像。在一個實施例中，衛(wèi)星系統(tǒng)20諸如由U.S.Geological Service (美國地質(zhì)服務(wù)公司)操作的Landsat?系統(tǒng)捕獲了感興趣區(qū)域的圖像。該Landsat?衛(wèi)星系統(tǒng)在從中紅外波段至可見光波段的許多個光譜帶捕獲圖像。如將意識到的，航拍圖像不局限于衛(wèi)星圖像，而是可以來自于其它的來源，諸如航行器、氣象球或者其它的航空成像系統(tǒng)。用于圖像中每個光譜帶的像素數(shù)據(jù)經(jīng)衛(wèi)星或者其它的通信線路而被傳送至遠程定位的計算機50。在一些實施例中，圖像數(shù)據(jù)如Landsat?圖像數(shù)據(jù)包括其它的數(shù)據(jù)，諸如太陽角度和拍攝圖像時呈現(xiàn)的大氣條件測量值。這種附加數(shù)據(jù)允許針對不同時間拍攝的圖像中這些參數(shù)差異進行調(diào)整。
[0014]如上所示，航拍圖像具有的一個問題是存在偽影，諸如云、云影、航行器機尾云等，這種偽影使圖像中的地面特征變得模糊。在圖1示出的實例中，云12呈現(xiàn)在航拍圖像中并且產(chǎn)生了同樣呈現(xiàn)在該圖像中的相應(yīng)陰影14。通常情況下，通過云的色彩和亮度很容易識別圖像中的云。然而，陰影區(qū)14經(jīng)常更加難以識別，并且經(jīng)常和濃密的林區(qū)混淆。
[0015]在所公開技術(shù)的一個實施例中，計算機系統(tǒng)50內(nèi)的處理器執(zhí)行存儲在永久計算機可讀介質(zhì)諸如⑶、DVD、硬盤驅(qū)動器等上的程序指令序列?？商娲?，可以經(jīng)計算機通信線路54諸如因特網(wǎng)而接收所述指令。所述指令致使處理器經(jīng)由衛(wèi)星線路58、計算機通信線路54諸如因特網(wǎng)或者來自計算機可讀的存儲介質(zhì)接收感興趣區(qū)域的一個或更多個時間隔開的圖像。處理器可以將感興趣區(qū)域的航拍圖像儲存在圖像數(shù)據(jù)庫60中。
[0016]所述處理器被編程以分析航拍圖像，通過組合來自兩個或更多個時間隔開的航拍圖像中的每一個的清晰像素而去除圖像中的云/陰影或者其它的遮蔽偽影。這些輸入圖像可以是間隔幾小時、幾天或者更長時期拍攝的。優(yōu)選地，在類似的照明條件下以及充分接近的時間下拍攝航拍圖像，從而使每個航拍圖像中的地面特征(例如，植物、建筑物、地理特征等)看起來沒有明顯不同。在一個實施例中，所述處理器被編程以使圖像標(biāo)準(zhǔn)化，從而校正大氣影響和太陽角度的差異。這種標(biāo)準(zhǔn)化被視為遙感領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所公知的。
[0017]合成的輸出航拍圖像可以被存儲在數(shù)據(jù)庫60中，可以經(jīng)計算機通信線路54而被傳送至遠程計算機系統(tǒng)，可以在計算機監(jiān)控器62上進行顯示，或者采用打印機64或其它輸出機構(gòu)進行打印。
[0018]圖2解釋說明了感興趣區(qū)域的一系列時間隔開的航拍圖像。第一個圖像70包含被標(biāo)記為A和B的云和相關(guān)陰影區(qū)域。第二個航拍圖像72包括被標(biāo)記為C的云區(qū)和陰影區(qū)域，而第三個航拍圖像74包括被標(biāo)記為D的云/陰影區(qū)域。
[0019]在一個實施例中，時間隔開的航拍圖像70、72和74中的每一個的選定頻段被應(yīng)用到圖像的獨立顏色通道，以產(chǎn)生偽彩色的合成圖像80，該合成圖像包含了云/陰影區(qū)域A-D中的每一個。在一個實施例中，輸入圖像70的選定頻段被應(yīng)用到偽彩色圖像的紅色通道，輸入圖像72的選定頻段被應(yīng)用到綠色通道輸入，并且輸入圖像74的選定頻段被應(yīng)用到偽彩色圖像的藍色通道輸入。
[0020]如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識到的，在偽彩色圖像中的任何像素位置處顯示的顏色取決于應(yīng)用到顏色通道輸入的每一個相應(yīng)像素的相對強度亮度。與云的圍繞物其周圍相t匕，由于云趨于顯示作為具有相當(dāng)相對高強度高亮度的像素出現(xiàn)，因此在偽彩色圖像中云的顏色指示出哪個圖像含有云。例如，如果在偽彩色圖像中云區(qū)域作為亮紅色區(qū)域出現(xiàn)，則隨后可以確定云僅出現(xiàn)在應(yīng)用到紅色通道的圖像中出現(xiàn)。類似地，如果在偽彩色圖像中云作為亮藍色區(qū)域出現(xiàn)，則隨后可以確定云僅出現(xiàn)在應(yīng)用到藍色通道的圖像74中出現(xiàn)。如果在暫時時間隔開的輸入圖像中的云重疊(即，當(dāng)獲得兩個暫時時間隔開的圖像時，云處于相同位置)，則隨后云的重疊部分將具有作為通道顏色混合物的顏色。例如，應(yīng)用到紅色和綠色通道的圖像中的重疊云在偽彩色圖像中將作為亮黃色區(qū)域出現(xiàn)。類似地，應(yīng)用到紅色和藍色通道的圖像中的重疊云在偽彩色圖像中將作為亮紫色品紅(Magenta)區(qū)域出現(xiàn)。
[0021]由于來自云的陰影典型地在輸入圖像中作為低亮度的像素出現(xiàn)，所述陰影將作為具有與在RGB顏色空間中的云顏色相反的顏色的區(qū)域出現(xiàn)。例如，與作為亮紅色區(qū)域出現(xiàn)的云相關(guān)的陰影在偽彩色圖像中將以暗青色區(qū)域出現(xiàn)。與在偽彩色圖像中作為亮藍色區(qū)域出現(xiàn)的云相關(guān)的陰影區(qū)域?qū)⒆鳛榘迭S色區(qū)域等出現(xiàn)。通過測定偽彩色圖像中的像素的亮度和色彩，處理器能夠確定哪個輸入圖像含有偽影，諸如云或者該位置處的陰影。
[0022]下表解釋說明了當(dāng)將三個輸入圖像應(yīng)用到不同的RGB顏色通道以產(chǎn)生偽彩色圖像時，在偽彩色圖像中將出現(xiàn)的合成色彩。
【權(quán)利要求】
1.一種用于從感興趣區(qū)域的航拍圖像中去除偽影的編程計算機系統(tǒng)，包括: 存儲器，所述存儲器用于存儲能夠由處理器執(zhí)行的程序指令； 處理器，所述處理器被構(gòu)造成執(zhí)行存儲的所述程序指令，以便: 接收在不同時間獲得的所述感興趣區(qū)域的兩個或更多個輸入航拍圖像； 通過將所述兩個或更多個航拍圖像應(yīng)用到不同的顏色通道來產(chǎn)生偽彩色圖像； 基于所述偽彩色圖像中的像素的顏色識別所述兩個或更多個輸入航拍圖像中的偽影；并且 通過組合所述兩個或更多個輸入航拍圖像中的代表清楚區(qū)域的像素來產(chǎn)生所述感興趣區(qū)域的無偽影的輸出圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編程計算機系統(tǒng)，其中，所述偽影是云/陰影，所述系統(tǒng)進一步包括能夠由所述處理器執(zhí)行以產(chǎn)生合成圖像模板的指令，所述合成圖像模板具有多個像素，所述多個像素中的每個像素相應(yīng)于所述輸入航拍圖像中的像素， 其中，模板圖像中的像素將在所述兩個或更多個輸入航拍圖像中的每個像素分類為代表清楚區(qū)域、云區(qū)域或者陰影區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的編程計算機系統(tǒng)，進一步包括: 能夠由所述處理器執(zhí)行以便為所述兩個或更多個輸入航拍圖像中的每一個輸入航拍圖像關(guān)于被識別為無云和陰影的重疊區(qū)域計算平均像素值和標(biāo)準(zhǔn)偏差的指令。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編程計算機系統(tǒng)，進一步包括: 能夠由所述處理器執(zhí)行以便基于所述輸出圖像的統(tǒng)計信息和輸入圖像的統(tǒng)計信息按比例調(diào)節(jié)來自所述兩個或更多個輸入航拍圖像的像素值的指令，所述輸入圖像用于將像素數(shù)據(jù)提供到所述輸出圖像。
5.一種永久計算機可讀介質(zhì)，包括能夠由編程處理器執(zhí)行以便通過以下步驟來從感興趣區(qū)域的航拍圖像中去除偽影的指令: 接收在不同時間獲得的感興趣區(qū)域的兩個或更多個航拍圖像； 通過將所述兩個或更多個航拍圖像應(yīng)用到不同的顏色通道來產(chǎn)生偽彩色圖像； 基于所述偽彩色圖像中的像素的色彩識別所述兩個或更多個輸入航拍圖像中的偽影；并且 通過組合所述兩個或更多個輸入航拍圖像中的代表清楚區(qū)域的像素來產(chǎn)生所述感興趣區(qū)域的無偽影的輸出圖像。
6.一種由編程處理器執(zhí)行以便從航拍圖像中去除偽影的方法，所述方法包括: 接收兩個或更多個輸入航拍圖像； 將所述兩個或更多個輸入航拍圖像應(yīng)用到不同的顏色通道來產(chǎn)生偽彩色圖像； 分析所述偽彩色圖像中的像素的色彩以識別清楚像素； 通過組合來自所述兩個或更多個航拍圖像中的每一個航拍圖像的清楚像素來產(chǎn)生無偽影的輸出圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，進一步包括:基于所述偽彩色圖像中的像素的顏色來檢測所述兩個或更多個輸入航拍圖像中的云。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，進一步包括:基于所述偽彩色圖像中的像素的顏色來檢測所述兩個或更多個輸入航拍圖像中的陰影。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進一步包括:基于所述偽彩色圖像中的像素的顏色以及基于所述偽彩色圖像中與云相對應(yīng)的附近像素的檢測來檢測所述兩個或更多個輸入航拍圖像中的陰影。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進一步包括:通過檢測所述偽彩色圖像中具有相反色彩的像素來檢測所述兩個或更多個輸入航拍圖像中的云和陰影。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進一步包括:基于所述偽彩色圖像中的像素的亮度來區(qū)分所述兩個或更多個輸入航拍圖像中的云區(qū)域和陰影區(qū)域。
【文檔編號】G06K9/40GK103620622SQ201280030283
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月30日
【發(fā)明者】馬振魁 申請人:韋爾豪澤Nr公司