專利名稱：用于在非可見光譜范圍內(nèi)提供圖像的方法和相應(yīng)的照相機(jī)和測(cè)量設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于提供非可見光圖像的方法和相應(yīng)的照相機(jī)和相應(yīng)的測(cè)量設(shè)備。
背景技術(shù)：
作為這樣的用于在非可見光譜范圍內(nèi)拍攝的照相機(jī)的示例已知有熱圖像照相機(jī)。在已知的熱圖像照相機(jī)中經(jīng)常期望的是，改善可用現(xiàn)有的探測(cè)器單元獲得的分辨率。一種原則上改善可獲得的分辨率的可能性是，提高探測(cè)器單元的像素?cái)?shù)。然而，這在結(jié)構(gòu)上是復(fù)雜的并且以不期望的方式提高熱圖像照相機(jī)的制造成本。此外也已知紫外照相機(jī)、兆赫照相機(jī)、U波照相機(jī)以及其他用于在非可見光譜范圍內(nèi)拍攝非可見光圖像的照相機(jī)，其具有類似的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，作為本發(fā)明的基礎(chǔ)的任務(wù)在于，以其他方式改善在熱圖像照相機(jī)中或在其他用于在非可見光譜范圍內(nèi)拍攝非可見光圖像的照相機(jī)中可獲得的分辨率。按照本發(fā)明，為了解決該任務(wù)，在開始提到的方法中設(shè)定:在用于在非可見光譜范圍內(nèi)拍攝非可見光圖像的照相機(jī)隨機(jī)移動(dòng)期間和/或之前和之后，拍攝具有拍攝圖像分辨率的非可見光圖像的非可見光圖像數(shù)據(jù)流，并且通過組合所拍攝的非可見光圖像而制成具有輸出圖像分辨率的所提供的SR圖像，其中所述輸出圖像分辨率高于所述拍攝圖像分辨率。由此按照本發(fā)明的方法提供具有相對(duì)于各個(gè)非可見光圖像提高的圖像分辨率的SR圖像。該經(jīng)加工的圖像在此可以包含探測(cè)器的所有測(cè)量值或所述測(cè)量值的子集。非可見光圖像是指測(cè)量值的一維、二維、三維或多維數(shù)組，其例如給出測(cè)量值的空間關(guān)系或空間時(shí)間關(guān)系。對(duì)于本發(fā)明特別有利的是，所述非可見光圖像是測(cè)量值的二維數(shù)組。在此，照相機(jī)例如可以用于在紅外、紫外、兆赫和/或U波光譜范圍內(nèi)拍攝非可見光圖像。所述隨機(jī)移動(dòng)可以以多樣的方式產(chǎn)生。例如，該照相機(jī)可以手持式操作，從而所述隨機(jī)移動(dòng)通過手的不由自主的移動(dòng)而產(chǎn)生。也可以設(shè)定，將所述照相機(jī)安裝在車輛上。在這種情況下，所述隨機(jī)移動(dòng)可以由移動(dòng)的帶有所述照相機(jī)的車輛的移動(dòng)產(chǎn)生。所述隨機(jī)移動(dòng)也可以由其他方式產(chǎn)生。圖像數(shù)據(jù)流的概念一般表示圖像的累積或順序，這些圖像不必一定存在于連續(xù)的數(shù)據(jù)流中。一種優(yōu)越的 應(yīng)用情況在于，照相機(jī)構(gòu)造用于在紅外光譜范圍內(nèi)拍攝，并且因此該照相機(jī)是熱圖像照相機(jī)。在這種情況下，非可見光圖像作為以紅外圖像數(shù)據(jù)流形式的紅外圖像存在。那么按照本發(fā)明，在用于提供具有提高的分辨率的紅外圖像的方法中設(shè)定:在優(yōu)選手持式的熱圖像照相機(jī)隨機(jī)移動(dòng)期間和/或之前和之后，或者在移動(dòng)的、帶有熱圖像照相機(jī)且將其隨身攜帶的車輛隨機(jī)移動(dòng)期間和/或之前和之后，拍攝具有拍攝圖像分辨率的紅外圖像的紅外圖像數(shù)據(jù)流，并且通過組合拍攝的紅外圖像而制成具有輸出圖像分辨率的所提供的SR紅外圖像，其中所述輸出圖像分辨率高于所述拍攝圖像分辨率。因此本發(fā)明利用如下認(rèn)知:通過在熱圖像照相機(jī)移動(dòng)期間或所述移動(dòng)之前和之后以紅外圖像數(shù)據(jù)流的形式拍攝多個(gè)紅外圖像而準(zhǔn)備好用于再處理的紅外圖像，這些紅外圖像相互間略微不同并且因此允許在一個(gè)組合中通過熱圖像照相機(jī)的探測(cè)器單元的像素降低對(duì)圖像分辨率的限制。為了制成圖像數(shù)據(jù)流，可以使在當(dāng)今的熱圖像照相機(jī)中經(jīng)常已經(jīng)存在的功能用于拍攝圖像序列。為制成更高分辨率的SR紅外圖像所需的拍攝時(shí)間間隔相對(duì)于單次拍攝僅僅略微提高，這是因?yàn)樯倭康募t外圖像的組合已經(jīng)顯示了令人滿意的結(jié)果。簡(jiǎn)單地說，通過熱圖像照相機(jī)的探測(cè)器單元的隨機(jī)移動(dòng)，在紅外圖像數(shù)據(jù)流的單個(gè)紅外圖像的拍攝之間錯(cuò)開一段距離，該距離小于探測(cè)器單元的像素間距。所利用的移動(dòng)是隨機(jī)的，亦即移動(dòng)方向和移動(dòng)距離對(duì)于方法的實(shí)施是未知的。在此一種典型的應(yīng)用情況是一種手持式的(熱圖像)照相機(jī)，其基于手不由自主的移動(dòng)而不斷地進(jìn)行隨機(jī)移動(dòng)。另一種應(yīng)用情況是這樣的(熱圖像)照相機(jī)，即其在交通工具中、例如在陸上交通工具如客車、貨車、兩輪車、鏈輪車等中、在空中交通工具和/或在水上交通工具中用作用于支持駕駛員的夜視裝置。本發(fā)明在這些情況下利用的是，剛性地安裝在車輛上的(熱圖像)照相機(jī)自身在交通工具移動(dòng)期間經(jīng)受隨機(jī)的不由自主的移動(dòng)，該移動(dòng)可以用于按照本發(fā)明的方法。因此本發(fā)明的SR (紅外)圖像可以作為改善的夜視圖像提供?？梢栽O(shè)定，為了組合所拍攝的非可見光圖像，優(yōu)化能量選擇，其中所述能量函數(shù)基于試驗(yàn)性地組合為所述SR圖像的非可見光圖像進(jìn)行分析。能量函數(shù)的使用提供一種簡(jiǎn)單可操作的規(guī)范，其可在執(zhí)行所述優(yōu)化和整個(gè)方法中在計(jì)算單元中應(yīng)用并可進(jìn)一步處理。借助于該評(píng)估規(guī)范可以如下改變?cè)囼?yàn)性地制成的SR圖像，即實(shí)現(xiàn)一個(gè)優(yōu)化的規(guī)范，例如最大或最小。代替優(yōu)化也可以力求一種狀態(tài)，在該狀態(tài)下能量函數(shù)僅僅還略微地、例如在預(yù)定的閾值內(nèi)改變?？梢栽O(shè)定，在組合所拍攝的非可見光圖像之前，為每個(gè)非可見光圖像求得一個(gè)變換，通過所述變換使所述非可見光圖像相互間或者關(guān)于基準(zhǔn)進(jìn)行配準(zhǔn)、特別是進(jìn)行亞像素精度地配準(zhǔn)。由此已經(jīng)明顯地限制了所拍攝的非可見光圖像的可能的組合的數(shù)量，由此可以這樣減小為了實(shí)施所述優(yōu)化所需的計(jì)算能力、特別是存儲(chǔ)需求和/或計(jì)算時(shí)間，使得所述方法也可以基于在當(dāng)今的熱圖像照相機(jī)中已經(jīng)存在的計(jì)算單元實(shí)施。為了評(píng)估試驗(yàn)性地制成的SR圖像和/或?yàn)榱酥瞥蒘R圖像可以設(shè)定，在組合所拍攝的非可見光圖像之前，為每個(gè)非可見光圖像配設(shè)一個(gè)選自點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的準(zhǔn)備好的測(cè)試集的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，其中所述測(cè)試集的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)模擬熱圖像照相機(jī)對(duì)于不同的拍攝方向和/或不同的拍攝地點(diǎn)的 光學(xué)成像特性。所述測(cè)試集可以由不同的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)和/或通過點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的不同的參數(shù)值構(gòu)成。在此，本發(fā)明在數(shù)學(xué)描述光學(xué)成像過程時(shí)利用點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的本身已知的應(yīng)用。優(yōu)選地，為非可見光圖像數(shù)據(jù)流的每個(gè)非可見光圖像配設(shè)這樣的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，即其最佳地描述在相應(yīng)的非可見光圖像的拍攝時(shí)間點(diǎn)由熱圖像照相機(jī)占據(jù)的拍攝地點(diǎn)。因此可以使用在配準(zhǔn)時(shí)計(jì)算的移動(dòng)，以便移動(dòng)所述點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，使得其剛好將移動(dòng)的非可見光圖像填入到SR圖像的網(wǎng)格中。在此，在拍攝時(shí)間點(diǎn)實(shí)際的拍攝地點(diǎn)或拍攝方向不需要是已知的，而是可以將這樣的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)配設(shè)給每個(gè)拍攝的非可見光圖像，即該點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)對(duì)應(yīng)于在配準(zhǔn)時(shí)相應(yīng)求得的變換。在此使用對(duì)于實(shí)施按照本發(fā)明的方法需要的、在求得的變換的參數(shù)中包含的、關(guān)于在相應(yīng)的非可見光圖像的拍攝時(shí)間點(diǎn)的拍攝地點(diǎn)或拍攝方向的信息。如果在測(cè)試集中準(zhǔn)備好描述不同相對(duì)圖像移動(dòng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，那么產(chǎn)生用于描述可用的變換的、對(duì)于多個(gè)應(yīng)用足夠的較小的參數(shù)空間。因此，節(jié)省資源地執(zhí)行按照本發(fā)明的方法是可能的。特別是，盲反卷積是不需要的。在這種情況下可以通過所配設(shè)的圖像移動(dòng)將點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)參數(shù)化。在此所述圖像移動(dòng)可以是平移和/或旋轉(zhuǎn)和/或拉伸和壓縮。如果在測(cè)試集中準(zhǔn)備好可以通過純平移相互轉(zhuǎn)變的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，那么產(chǎn)生特別小的參數(shù)空間。如果二維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)是對(duì)稱的和/或可分的，亦即可表示為兩個(gè)一維函數(shù)的積，那么產(chǎn)生在計(jì)算技術(shù)上的極大簡(jiǎn)化。特別有利的是，所述點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)通過delta函數(shù)定義。在此可以以簡(jiǎn)單的方式將delta函數(shù)的中心位置用于描述相對(duì)圖像移動(dòng)。為了優(yōu)化可以設(shè)定，所述能量函數(shù)評(píng)估所拍攝的非可見光圖像與用相應(yīng)地也就是對(duì)于每個(gè)非可見光圖像選擇的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)描繪的、試驗(yàn)性的SR圖像的偏差。優(yōu)選地，通過減法和求絕對(duì)值計(jì)算該偏差。通過這種方式可以實(shí)現(xiàn)，當(dāng)SR圖像盡可能小地偏離以非可見光圖像數(shù)據(jù)流拍攝的場(chǎng)景時(shí)，能量函數(shù)采用一個(gè)優(yōu)化的值。在數(shù)學(xué)上這如下實(shí)現(xiàn)，即用于選擇的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的優(yōu)化的SR圖像最佳地給出實(shí)際在非可見光圖像數(shù)據(jù)流中拍攝的非可見光圖像。作為優(yōu)化所述能量函數(shù)的開始點(diǎn)，所述輸出圖像分辨率的測(cè)試像素矩陣可以用所述非可見光圖像的圖像值根據(jù)相應(yīng)求 得的變換和/或相應(yīng)配設(shè)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)填充并且用作試驗(yàn)性地制成的SR圖像。通過這種方式可以對(duì)于多數(shù)應(yīng)用情況實(shí)現(xiàn)，所述開始點(diǎn)已經(jīng)位于最優(yōu)附近，由此又可以節(jié)省計(jì)算資源。作為用于配準(zhǔn)的基準(zhǔn)，可以從所述非可見光圖像數(shù)據(jù)流中選擇一個(gè)非可見光圖像作為非可見光基準(zhǔn)圖像。如果需要連續(xù)地、即持續(xù)地實(shí)施所述方法，那么可以設(shè)定，所述方法以一個(gè)在連續(xù)的非可見光圖像數(shù)據(jù)流內(nèi)隨之移動(dòng)的非可見光基準(zhǔn)圖像實(shí)施。在此有利的是，非可見光圖像的通過熱圖像照相機(jī)的隨機(jī)移動(dòng)引起的圖像移動(dòng)關(guān)于基準(zhǔn)不會(huì)太大。在限制對(duì)于按照本發(fā)明的方法需要的存儲(chǔ)區(qū)域之前，可以設(shè)定，所述方法以在連續(xù)的非可見光圖像數(shù)據(jù)流內(nèi)隨之移動(dòng)的選擇的非可見光圖像連續(xù)地實(shí)施。一旦在時(shí)間位于后面的拍攝的非可見光圖像對(duì)于高分辨率的SR圖像的當(dāng)前計(jì)算不再需要，那么因此將在時(shí)間位于后面的拍攝的非可見光圖像摒棄。如果所述SR圖像的輸出圖像分辨率是所述非可見光圖像的圖像分辨率的3&倍，那么在按照本發(fā)明的方法步驟中選擇并且分析至少或者正好SR/+1個(gè)非可見光圖像。對(duì)于多種情況，SR/個(gè)非可見光圖像或甚至SRf個(gè)非可見光圖像既已足夠?？梢栽O(shè)定，在優(yōu)化所述能量函數(shù)期間改變所述SR圖像，例如通過梯度法來改變。備選地或附加地可以設(shè)定，在優(yōu)化所述能量函數(shù)期間改變配設(shè)給所述非可見光圖像的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，例如通過移動(dòng)相應(yīng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的中心來改變。附加地可以節(jié)省計(jì)算資源的是，對(duì)于每個(gè)非可見光圖像所述亞像素精度的配準(zhǔn)在兩步法中求得，其中在第一方法步驟中求得一個(gè)粗配準(zhǔn)并且在第二方法步驟中借助于光通量求得所述亞像素精度的配準(zhǔn)。所述粗配準(zhǔn)產(chǎn)生非可見光圖像相互間以大約探測(cè)器單元的像素間距的精度的配準(zhǔn)，并且所述粗配準(zhǔn)可以例如借助于相位相關(guān)方法或通過其他方式求得。通過分為兩個(gè)方法步驟可以限制用于亞像素精度的配準(zhǔn)的計(jì)算成本。有利地，逐像素地求得所述亞像素精度的配準(zhǔn)。在此可以設(shè)定，在相應(yīng)的非可見光圖像中對(duì)與預(yù)定的閾值相比在更大程度上偏離相應(yīng)求得的配準(zhǔn)、特別是偏離方向的平均值和移動(dòng)的絕對(duì)值的像素值進(jìn)行屏蔽。通過這種方式可以阻止，拍攝光學(xué)器件的所謂的異常值或成像錯(cuò)誤不必要地給優(yōu)化方法造成負(fù)擔(dān)或者甚至導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果。為了在數(shù)學(xué)上給出成像過程、特別是在分析能量函數(shù)時(shí)可以設(shè)定，在以選擇的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)描繪所述SR圖像時(shí)，計(jì)算相應(yīng)的SR圖像與相應(yīng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的卷積。為了解決所述任務(wù)，按照本發(fā)明的方法應(yīng)該應(yīng)用在一種熱圖像照相機(jī)中，其具有:用于生成非可見光圖像的非可見光圖像數(shù)據(jù)流的探測(cè)器單元、用于處理所述非可見光圖像數(shù)據(jù)流的圖像處理單元以及用于輸出所提供的SR圖像設(shè)立的輸出單元，其中，所述圖像處理單元例如通過對(duì)計(jì)算單元進(jìn)行編程而用于實(shí)施按照本發(fā)明的方法，并且其中，所述拍攝圖像分辨率由所述探測(cè)器單元給定，并且所述輸出圖像分辨率大于所述拍攝圖像分辨率?？梢栽O(shè)定，所述輸出圖像分辨率通過輸出單元、例如輸出單元的技術(shù)可能性預(yù)定。該輸出單元因此提供這樣的分辨率，其允許所提供的SR圖像或其一部分的輸出。該輸出可以例如通過數(shù)據(jù)接口或通過顯示器實(shí)現(xiàn)。為了解決所述任務(wù)，按照本發(fā)明的方法也可以應(yīng)用在一種測(cè)量設(shè)備中，其包括用于在非可見光譜范圍內(nèi)拍攝非可見光圖像的照相機(jī)、特別是熱圖像照相機(jī)，其中所述照相機(jī)包括:用于生成非可見光 圖像的非可見光圖像數(shù)據(jù)流的探測(cè)器單元、用于處理所述非可見光圖像數(shù)據(jù)流的圖像處理單元以及用于輸出所提供的SR圖像的輸出單元，并且此外其特征在于，所述圖像處理單元用于實(shí)施按照本發(fā)明的方法，其中所述拍攝圖像分辨率由所述探測(cè)器單元預(yù)定，并且所述輸出圖像分辨率大于所述拍攝圖像分辨率。所述圖像處理單元在此可以集成到所述照相機(jī)中或者與其分開地構(gòu)成。所述圖像處理單元可以在所述照相機(jī)的操作時(shí)間期間或者繼其之后被操作。


現(xiàn)在根據(jù)實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明，但是本發(fā)明并不限于該實(shí)施例。其他實(shí)施例通過權(quán)利要求的單個(gè)或多個(gè)特征相互間的和/或與該實(shí)施例的單個(gè)或多個(gè)特征的組合產(chǎn)生。為了簡(jiǎn)化，在闡明的實(shí)施例中假定，所述照相機(jī)作為熱圖像照相機(jī)存在。在其他實(shí)施例中，也可以使用用于在其他非可見光譜范圍內(nèi)拍攝的照相機(jī)，例如用于在紫外、兆赫和/或μ波光譜范圍內(nèi)拍攝圖像的照相機(jī)。在實(shí)施例的描述中，為了闡明本發(fā)明，將非可見光圖像稱為紅外圖像，將非可見光圖像數(shù)據(jù)流稱為紅外圖像數(shù)據(jù)流，將用于在非可見光譜范圍內(nèi)拍攝的照相機(jī)稱為熱圖像照相機(jī)，將探測(cè)器單元稱為紅外探測(cè)器單元，并且將SR圖像稱為SR紅外圖像。附圖示出:
圖1按照本發(fā)明的熱圖像照相機(jī)的從前方觀看的斜視圖；圖2按照?qǐng)D1的熱圖像照相機(jī)的從后方觀看的斜視圖；圖3按照本發(fā)明的方法的流程圖；以及圖4按照本發(fā)明的方法的原理示意圖。
具體實(shí)施例方式在圖1和圖2中示出的整體以I表示的熱圖像照相機(jī)具有以本身已知的方式設(shè)置和構(gòu)造在紅外光學(xué)器件2后方的紅外探測(cè)器單元3。紅外探測(cè)器單元3用于連續(xù)地以紅外圖像數(shù)據(jù)流5的形式拍攝紅外圖像4，所述紅外圖像在圖4中示意地示出。為了闡明紅外圖像4的像素，通過棋盤圖案代替相應(yīng)的圖像內(nèi)容。熱圖像照相機(jī)I構(gòu)成為手持式裝置，并且為了手持式操作而設(shè)有把手6，在該把手中可拆卸地設(shè)置蓄能器7以操作熱圖像照相機(jī)I。

熱圖像照相機(jī)還具有構(gòu)成為顯示器的輸出單元8，其用于給出在圖4中示意地示出的、具有相對(duì)于紅外圖像4提高的輸出圖像分辨率的SR紅外圖像9。該較高的輸出圖像分辨率通過棋盤圖案的較多數(shù)量的方格表明。在熱圖像照相機(jī)I的內(nèi)部，不進(jìn)一步明顯可見的圖像處理單元10以計(jì)算單元的形式實(shí)現(xiàn)，其用于實(shí)施隨后根據(jù)圖4和圖5描述的按照本發(fā)明的方法。在熱圖像照相機(jī)I隨機(jī)移動(dòng)期間或至少之前和之后，用紅外探測(cè)器單元3拍攝一個(gè)場(chǎng)景的紅外圖像的紅外圖像數(shù)據(jù)流5。紅外圖像4具有通過紅外探測(cè)器單元的像素間距11給定的拍攝圖像分辨率。在配準(zhǔn)方法13的第一方法步驟12中，使紅外圖像數(shù)據(jù)流5的選擇用于計(jì)算SR紅外圖像9的紅外圖像4參照紅外圖像數(shù)據(jù)流5的選擇作為紅外基準(zhǔn)圖像14的第一紅外圖像4被粗配準(zhǔn)。在所述的實(shí)施例中，這通過相位相關(guān)方法實(shí)現(xiàn)，然而在其他實(shí)施例中所述粗配準(zhǔn)也可以通過其他方式計(jì)算。在配準(zhǔn)方法13的第二方法步驟15中，計(jì)算紅外圖像4相互間以及關(guān)于紅外基準(zhǔn)圖像14的亞像素精度的配準(zhǔn)，其方式是以本身已知的方式逐像素地求得在各紅外圖像4之間的光通量。因此結(jié)果是，對(duì)于每個(gè)紅外圖像4存在變換的參數(shù)集，通過所述變換可以使紅外圖像4相互間以及關(guān)于紅外基準(zhǔn)圖像14進(jìn)行亞像素精度地配準(zhǔn)。在此，亞像素精度意味著比通過像素間距11預(yù)定的值精細(xì)的配準(zhǔn)。所述變換在數(shù)學(xué)上描述紅外圖像的變化，該變化可以通過拍攝條件的改變而引起，特別是變換、旋轉(zhuǎn)、拉伸和壓縮。在圖像處理單元10的存儲(chǔ)器中準(zhǔn)備好點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)17的測(cè)試集16。點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)17在數(shù)學(xué)上描述用于使熱圖像照相機(jī)I的光路不同地定向的紅外光學(xué)器件2的和/或紅外探測(cè)器單元3的光學(xué)成像特性。因此可以以類似的方式為不同的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)17配設(shè)所述變換的參數(shù)。根據(jù)該本身已知的數(shù)學(xué)描述，對(duì)于代表所述場(chǎng)景的二維函數(shù)，借助于紅外探測(cè)器單元3拍攝的紅外圖像4通過該函數(shù)與表征實(shí)際拍攝條件的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)17的卷積產(chǎn)生。在圖4中為了簡(jiǎn)化,可使用的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)17作為一維的delta函數(shù)給出，其中實(shí)際應(yīng)用的二維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)17作為兩個(gè)一維的delta函數(shù)的積生成。這些delta函數(shù)通過其中心18的位置(亦即其數(shù)學(xué)承載子)表征。因此中心18的不同位置對(duì)應(yīng)于不同的圖像移動(dòng)。因此，點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)17可以通過平移相互轉(zhuǎn)變。通過可分地表示作為兩個(gè)delta函數(shù)的積的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)17，點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)是自動(dòng)對(duì)稱的。在其他實(shí)施例中使用其他的同樣對(duì)稱的但不可分的函數(shù)。對(duì)于可分的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)17，作為附加的優(yōu)點(diǎn)可以簡(jiǎn)化地計(jì)算二維卷積積分。該計(jì)算優(yōu)選借助于快速傅里葉變換(FFT)實(shí)現(xiàn)。通過簡(jiǎn)化點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，甚至可以在位置空間中執(zhí)行該計(jì)算。在根據(jù)圖3的按照本發(fā)明的方法中，現(xiàn)在，在配設(shè)步驟19中，為紅外圖像數(shù)據(jù)流5的每個(gè)紅外圖像4配設(shè)選自測(cè)試集16的屬于在配準(zhǔn)方法13中計(jì)算出的變換的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)17。借助于當(dāng)前已有的信息和數(shù)據(jù)，現(xiàn)在可以實(shí)施按照本發(fā)明的將紅外圖像數(shù)據(jù)流5的紅外圖像4組合20為SR紅外圖像9。對(duì)此首先，具有SR紅外圖像9的輸出圖像分辨率的測(cè)試像素矩陣用紅外圖像4的圖像值24填充，使得由紅外圖像4填充的像素的像素位置至少接近地給出所涉及的紅外圖像4相對(duì)于紅外基準(zhǔn)圖像14的圖像移動(dòng)。該經(jīng)填充的測(cè)試像素矩陣形成優(yōu)化方法21的開始點(diǎn)，在該優(yōu)化方法中計(jì)算優(yōu)化的SR紅外圖像9。在優(yōu)化方法21中在循環(huán)22中改變SR紅外圖像9，并且在分析步驟23中對(duì)于每個(gè)循環(huán)過程分析一個(gè)能量函數(shù)。對(duì)于能量函數(shù)的分析，將當(dāng)前在循環(huán)22中為每個(gè)紅外圖像4提供的SR紅外圖像9與所配設(shè)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)17進(jìn)行卷積并且與紅外圖像4進(jìn)行比較。通過這種方式求得:哪個(gè)紅外圖像對(duì)于試驗(yàn)性地在循環(huán)22中制成的SR紅外圖像9已經(jīng)在配準(zhǔn)方法13中確定的拍攝條件下產(chǎn)生。該未經(jīng)證明的紅外圖像與實(shí)際拍攝的紅外圖像4的偏差隨后通過減法和求絕對(duì)值進(jìn)行評(píng)估并且對(duì)于紅外圖像4在能量函數(shù)中進(jìn)行求和。所述能量函數(shù)可·以具有另外的項(xiàng)，這些項(xiàng)在光學(xué)成像中模擬附加的影響，例如噪聲和/或紅外光學(xué)器件2的或探測(cè)器單元3的影像錯(cuò)誤。例如可以使用根據(jù)作者為J.Flusser等的“向超分辨率和多通道盲反褶積的統(tǒng)一逼近(A Unified Approach to Superresolution and Multichannel BlindDeconvolution)”(IEEE TRANSACTIONS ON IMAGE PROCESSING，第 16 卷，第 9 期，2007 年 9月，第2322頁至2332頁)的能量函數(shù)。借助于在此提出的簡(jiǎn)化的方法，SR紅外圖像和點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的變型是不需要的，兩者之一既已足夠。一旦優(yōu)化方法21已經(jīng)求得優(yōu)化的SR紅外圖像9，則將其在熱圖像照相機(jī)I的輸出單元8上輸出并示出。按照本發(fā)明的方法進(jìn)一步連續(xù)地進(jìn)行，其中紅外圖像數(shù)據(jù)流5的各個(gè)選擇用于計(jì)算SR紅外圖像9的紅外圖像4從在紅外圖像數(shù)據(jù)流5的時(shí)間過程中隨之移動(dòng)的窗戶中選擇。因此，通過連續(xù)地實(shí)施按照本發(fā)明的方法，在輸出單元8上同樣準(zhǔn)備好具有提高的分辨率的SR紅外圖像9的圖像數(shù)據(jù)流。在熱圖像照相機(jī)I中設(shè)定:在熱圖像照相機(jī)I隨機(jī)移動(dòng)期間，拍攝紅外圖像4的紅外圖像數(shù)據(jù)流5，并且將該紅外圖像4組合為較高分辨率的SR紅外圖像9。
權(quán)利要求
1.一種用于提供具有提高的分辨率的非可見光圖像(4)的方法，其特征在于，在優(yōu)選手持式的用于在非可見光譜范圍內(nèi)例如在紅外、紫外、兆赫和/或U波光譜范圍內(nèi)拍攝非可見光圖像(4)的照相機(jī)隨機(jī)移動(dòng)期間和/或之前和之后，或者在移動(dòng)的、帶有用于在非可見光譜范圍內(nèi)例如在紅外、紫外、兆赫和/或U波光譜范圍內(nèi)拍攝非可見光圖像的照相機(jī)的車輛隨機(jī)移動(dòng)期間和/或之前和之后，拍攝具有拍攝圖像分辨率的非可見光圖像(4)的非可見光圖像數(shù)據(jù)流(5)，并且通過組合(20)所拍攝的非可見光圖像(4)制成所提供的具有輸出圖像分辨率的SR圖像(9)，其中所述輸出圖像分辨率高于所述拍攝圖像分辨率。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，為了組合(20)所拍攝的非可見光圖像(4)，優(yōu)化能量函數(shù)，其中所述能量函數(shù)基于試驗(yàn)性地組合為SR圖像(9)的非可見光圖像(4)進(jìn)行分析。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在組合(20)所拍攝的非可見光圖像(4)之前，對(duì)于每個(gè)非可見光圖像(4)求得一個(gè)變換，通過所述變換使非可見光圖像(4)相互間或者關(guān)于基準(zhǔn)(14)進(jìn)行亞像素精度地配準(zhǔn)。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，在組合(20)所拍攝的非可見光圖像(4)之前，為每個(gè)非可見光圖像(4)配設(shè)一個(gè)選自點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(17)的準(zhǔn)備好的測(cè)試集(16)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(17)，其中所述測(cè)試集(16)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(17)模擬照相機(jī)(I)對(duì)于不同的拍攝方向和/或不同的拍攝地點(diǎn)的光學(xué)成像特性，特別是其中為每個(gè)所拍攝的非可見光圖像(4)配設(shè)與相應(yīng)求得的變換對(duì)應(yīng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(17 )。
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，在測(cè)試集(16)中準(zhǔn)備好這樣的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(17)，即通過該點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)描述不同的相對(duì)圖像移動(dòng)，和/或在測(cè)試集(16)中準(zhǔn)備好這樣的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(17)，即該點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)能夠通過平移相互轉(zhuǎn)變，和/或在測(cè)試集(16)中準(zhǔn)備好這樣的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(17)，即該點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)是對(duì)稱的和/或可分的，特別是該點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)通過delta函數(shù)定義。
6.如權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，所述能量函數(shù)評(píng)估所拍攝的非可見光圖像(4)與用相應(yīng)選擇的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(17)描繪的試驗(yàn)性地制成的SR圖像(9)的偏差。
7.如權(quán)利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，作為優(yōu)化(21)所述能量函數(shù)的開始點(diǎn)，所述輸出圖像分辨率的測(cè)試像素矩陣用所述非可見光圖像(4)的圖像值根據(jù)相應(yīng)求得的變換和/或相應(yīng)配設(shè)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(17)填充并且用作試驗(yàn)性地制成的SR圖像(9)。
8.如權(quán)利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，從所述非可見光圖像數(shù)據(jù)流(5)中選擇一個(gè)非可見光圖像(4)作為非可見光基準(zhǔn)圖像，和/或該方法以一個(gè)在連續(xù)的非可見光圖像數(shù)據(jù)流(5)內(nèi)隨之移動(dòng)的非可見光基準(zhǔn)圖像(14)和/或以在連續(xù)的非可見光圖像數(shù)據(jù)流(5)內(nèi)隨之移動(dòng)的選擇的非可見光圖像(4)連續(xù)實(shí)施。
9.如權(quán)利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，所述SR圖像(9)的輸出圖像分辨率是所述非可見光圖像(4)的圖像分辨率的SRf倍，并且待選擇的非可見光圖像(4)的預(yù)定的數(shù)量至少等于SRf或至少等于SR/或至少等于SR/+1。
10.如權(quán)利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，在優(yōu)化(21)所述能量函數(shù)期間改變所述SR圖像(9)，和/或在優(yōu)化(21)所述能量函數(shù)期間改變配設(shè)給所述非可見光圖像(4)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(17)，特別是通過移動(dòng)相應(yīng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(17)的中心(18)來改變。
11.如權(quán)利要求1 至10之一所述的方法，其特征在于，對(duì)于每個(gè)非可見光圖像(4)所述亞像素精度的配準(zhǔn)在兩步法(13)中求得，其中在第一方法步驟(12)中特別是借助于相位相關(guān)方法求得粗配準(zhǔn)，和/或其中在第二方法步驟(15)中借助于光通量求得所述亞像素精度的配準(zhǔn)。
12.如權(quán)利要求1至11之一所述的方法，其特征在于，逐像素地求得所述亞像素精度的配準(zhǔn)，和/或在相應(yīng)的非可見光圖像(4)中屏蔽與預(yù)定的閾值相比更大程度上偏離相應(yīng)求得的配準(zhǔn)的像素值。
13.如權(quán)利要求1至12之一所述的方法，其特征在于，在以選擇的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(17)描繪所述SR圖像(9)時(shí)計(jì)算相應(yīng)的SR圖像(9)與相應(yīng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(17)的卷積。
14.一種用于在非可見光譜范圍內(nèi)拍攝非可見光圖像(4)的照相機(jī)，特別是熱圖像照相機(jī)(1)，具有:用于生成非可見光圖像(4)的非可見光圖像數(shù)據(jù)流(5)的探測(cè)器單元(3)、用于處理所述非可見光圖像數(shù)據(jù)流(5)的圖像處理單元(10)以及用于輸出所提供的SR圖像的輸出單元(9)，其特征在于，所述圖像處理單元(10)用于實(shí)施根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中拍攝圖像分辨率由所述探測(cè)器單元(3)預(yù)定，并且輸出圖像分辨率大于拍攝圖像分辨率。
15.一種測(cè)量設(shè)備，包括用于在非可見光譜范圍內(nèi)拍攝非可見光圖像(4)的照相機(jī)、特別是熱圖像照相機(jī)(1)，其中所述照相機(jī)具有:用于生成非可見光圖像(4)的非可見光圖像數(shù)據(jù)流(5)的探測(cè)器單元 (3)、用于處理所述非可見光圖像數(shù)據(jù)流(5)的圖像處理單元(10)以及用于輸出所提供的SR圖像的輸出單元(9)，其特征在于，所述圖像處理單元(10)用于實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1至13之一所述的方法，其中拍攝圖像分辨率由所述探測(cè)器單元(3)預(yù)定，并且輸出圖像分辨率大于拍攝圖像分辨率。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱圖像照相機(jī)(1)，其中設(shè)定在該熱圖像照相機(jī)(1)隨機(jī)移動(dòng)期間拍攝紅外圖像(4)的紅外圖像數(shù)據(jù)流(5)并且將這些紅外圖像(4)組合為更高分辨率的紅外圖像(9)。
文檔編號(hào)H04N5/30GK103250407SQ201180058098
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2011年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
發(fā)明者M·斯特拉特曼, J-F·埃弗斯-森納, M·施米德爾, J·弗盧塞爾, F·斯克羅貝克 申請(qǐng)人:特斯托股份公司