Sistema de cámara digital multiespectral con al menos dos cámaras digitales independientes.

Sistema de cámara digital (2) con una unidad de procesamiento de imágenes (4) y con al menos dos cámaras digitales independientes

(3.1-3.4) que detectan señales de imagen en diferentes intervalos espectrales de banda estrecha, que tienen respectivamente un obturador separado (8a) y/o un objetivo separado (8b) y que tienen respectivamente al menos un sensor de imagen digital plano (6) separado y al menos un elemento de filtro de color (7.1-7.4) conectado aguas arriba del al menos un sensor de imagen digital plano (6) que corresponde al respectivo intervalo espectral de banda estrecha, con al menos una región de filtrado (7a.1-7a.4) que tiene adicionalmente al menos una región neutra (7b) que es permeable a la luz en un intervalo espectral (ND) que comprende al menos los diferentes intervalos espectrales de banda estrecha de las al menos dos cámaras digitales independientes (3.1-3.4), y que está dispuesta sobre al menos una región de píxeles neutra determinada (6b) del al menos un sensor de imagen digital plano (6) asociado, estando la unidad de procesamiento de imágenes (4) configurada para realizar un procedimiento para ajustar un balance de color para el sistema de cámara digital (2), determinándose desviaciones de los tiempos de exposición y/o de las cantidades de luz entre las al menos dos cámaras digitales independientes (3.1-3.4) del sistema de cámara digital (2) con una captura de imagen síncrona de la misma escena (9) de las al menos dos cámaras independientes (3.1-3.4), comparándose entre sí, una vez realizada la captura de imagen síncrona, las cantidades de luz captadas en las respectivas regiones de píxeles neutras (6b) de los sensores de imagen digitales planos (6) de las al menos dos cámaras digitales independientes (3.1-3.4), después de lo cual, en el procesamiento de una imagen de la misma escena (9) captada de manera síncrona por las al menos dos cámaras digitales independientes (3.1-3.4) en los respectivos intervalos espectrales de banda estrecha (R, G, B, NIR) diferentes, se realiza un cálculo de compensación de modo que las señales de imagen de los respectivos intervalos espectrales de banda estrecha (R, G, B, NIR) respectivamente se mantienen inalteradas, se atenúan o se amplifican de manera correspondiente a las desviaciones previamente determinadas.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/062505.

Solicitante: LEICA GEOSYSTEMS AG.

Nacionalidad solicitante: Suiza.

Dirección: Heinrich-Wild-Strasse 201 9435 Heerbrugg SUIZA.

Inventor/es: TIMM,MARTIN, WELZENBACH,MARTIN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > TRANSMISION DE IMAGENES, p. ej. TELEVISION > Detalles de los sistemas de televisión en color > H04N9/04 (Generadores de señales de imagen)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE DISTANCIAS, NIVELES O RUMBOS; TOPOGRAFIA;... > Fotogrametría o videogrametría, p.ej. estereogrametría;... > G01C11/02 (Disposiciones para tomar fotografías especialmente adaptadas para la fotogrametría o la topografía fotográfica, p. ej. control de la superposición de fotografías)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE LA INTENSIDAD, DE LA VELOCIDAD, DEL ESPECTRO,... > Espectrometría; Espectrofotometría; Monocromadores;... > G01J3/28 (Estudio del espectro (utilizando filtros de color G01J 3/51))
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE LA INTENSIDAD, DE LA VELOCIDAD, DEL ESPECTRO,... > Espectrometría; Espectrofotometría; Monocromadores;... > G01J3/36 (Estudio de dos o más bandas de un espectro con la ayuda de detectores distintos)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS... > Dispositivos semiconductores sensibles a la radiación... > H01L31/0216 (Revestimientos (H01L 31/041  tiene prioridad))
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE LA INTENSIDAD, DE LA VELOCIDAD, DEL ESPECTRO,... > Espectrometría; Espectrofotometría; Monocromadores;... > G01J3/51 (utilizando filtros de color)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > TRANSMISION DE IMAGENES, p. ej. TELEVISION > Detalles de los sistemas de televisión en color > H04N9/09 (con varios dispositivos analizadores)

PDF original: ES-2524354_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Sistema de cámara digital multiespectral con al menos dos cámaras digitales independientes

La invención se refiere a un sistema de cámara digital con al menos dos cámaras digitales independientes según el tipo definido en más detalle en el preámbulo de la reivindicación 1. La invención se refiere también a un elemento de filtro de color y a un procedimiento para determinar desviaciones de los tiempos de exposición y/o de las cantidades de luz captadas entre al menos dos cámaras digitales independientes de un sistema de cámara digital y a un procedimiento para restablecer un balance de color para un sistema de cámara digital. Además, la invención también se refiere a una unidad de procesamiento de imágenes de un sistema de cámara.

En el documento DE 1 25 45 36 A1 se indican una cámara multiespectral y un procedimiento para generar informaciones de imagen con una cámara multiespectral. Estado de la técnica adicional es conocido por ISPRS Archives - vol. XXXIII, parte B1 (2), pág. 82-88, Diener et al.: "Radiometric Normalisation and Color Composite Generation ofthe DMC'.

En sistemas de cámara digitales con varios cabezales de cámara o cámaras independientes, que tienen obturadores y sensores digitales correspondientes para la definición de la cantidad de luz a captar o del tiempo de exposición, pueden aparecer desviaciones entre las cámaras individuales debido a dispersiones del comportamiento de obturador y sensor que se deben a la fabricación.

En una cámara multiespectral en la que los cabezales de cámara individuales o separados o independientes captan respectivamente luz en diferentes intervalos espectrales o intervalos de longitud de onda que se separan por elementos de filtro de color correspondientes conectados aguas arriba, en particular mediante una captura de imagen simultánea o síncrona por todos los cabezales de cámara de una imagen de la misma escena, combinándose las señales de imagen posteriormente de modo que forman una imagen multiespectral, se debería producir, a ser posible, la misma cantidad de luz o el mismo tiempo de exposición en la captura de imagen para todos los cabezales de cámara independientes. Por tanto, las desviaciones o tolerancias anteriormente mencionadas que se deben a los tiempos de exposición ligeramente diferentes de los cabezales de cámara individuales pueden conducir, de manera desventajosa, a dominantes de color en la imagen multiespectral.

Por la práctica es conocido realizar con sensores de posición o similares mediciones aproximadas con respecto a los tiempos de exposición reales de los cabezales de cámara individuales y calcular ya a partir de ello de manera aproximada un balanceado de color necesario. Sin embargo, debido a las diferentes cantidades de luz o informaciones de imagen que se deben a los diferentes canales de color o filtros de color de las cámaras individuales, no se pueden realizar estimaciones más exactas.

La presente invención se basa en el objetivo de mejorar adicionalmente un sistema de cámara digital del tipo mencionado al inicio con respecto al balanceado de color de las imágenes captadas.

Este objetivo se consigue de acuerdo con la invención mediante las características indicadas en la reivindicación 1.

De acuerdo con la invención se propone un sistema de cámara digital con al menos dos cámaras digitales independientes que detectan señales de imagen en diferentes intervalos espectrales de banda estrecha, teniendo las al menos dos cámaras digitales independientes respectivamente al menos un sensor de imagen digital plano separado, preferiblemente un sensor CCD o un sensor CMOS, y al menos un elemento de filtro de color dispuesto en la dirección de la luz entrante por delante del al menos un sensor de imagen digital plano o conectado aguas arriba del sensor de imagen digital plano, que corresponde al respectivo intervalo espectral de banda estrecha, con al menos una región de filtrado, y teniendo el al menos un elemento de filtro de color adicionalmente al menos una región neutra o una región de densidad neutra que es permeable a la luz en un intervalo espectral que comprende al menos los diferentes intervalos espectrales de banda estrecha de las al menos dos cámaras digitales independientes, en particular en un intervalo espectral pancromático, y que está asignada a una determinada región de píxeles neutra, en particular no usada, del al menos un sensor de imagen digital plano asociado.

De manera ventajosa, la región neutra del elemento de filtro de color deja pasar luz en el espectro de longitudes de onda global necesario sin modificación o tiene un grado de transmisión muy alto en el espectro de longitudes de onda necesario, por ejemplo, de al menos un 95 %. Por tanto, las cámaras digitales independientes reciben por esta región neutra el mismo tipo y la misma cantidad de luz, ya que la característica de filtro de la región neutra o de la región de densidad neutra está configurada fundamentalmente del mismo modo en todas las cámaras independientes. Debido a que la región neutra del elemento de filtro de color está asignada ahora a una determinada región de píxeles neutra, en particular no usada, del al menos un sensor de imagen digital plano asociado, o está dispuesta sobre ésta, en las diferentes cámaras digitales independientes incide ahora exactamente la misma cantidad de luz para la Información de Imagen. Si en caso de una captura de imagen síncrona de todas las cámaras digitales independientes aparecen desviaciones en las regiones de píxeles neutras o no usadas, éstas no se deben a los diferentes canales de color, sino a diferentes velocidades de obturación u otras tolerancias, en particular tolerancias mecánicas. Por consiguiente, se puede realizar un cálculo de compensación correspondiente durante el

procesamiento de imágenes, atenuándose de manera correspondiente partes de color demasiado intensas o realizándose una normalización o similares.

Es especialmente ventajoso cuando el sensor de imagen digital plano tenga una región de plxeles no usada de todas formas por la aplicación que se puede utilizar como región neutra. A este respecto, la región de plxeles neutra debería tener un tamaño suficiente (por ejemplo, de 2. plxeles o similares), ya que entre las diferentes regiones del elemento de filtro de color también debería estar prevista una región de transición de un tamaño correspondiente (entre los diferentes tipos de vidrio).

Las al menos dos cámaras digitales independientes pueden tener respectivamente un obturador separado y/o un objetivo separado. En una disposición de este tipo, las medidas de acuerdo con la invención resultan especialmente ventajosas, ya que se pueden producir desviaciones más intensas de los tiempos de exposición y/o de las cantidades de luz captadas entre las al menos dos cámaras digitales independientes.

Las al menos dos cámaras digitales independientes pueden estar dispuestas de tal modo entre sí que, al menos aproximadamente, se puede captar la misma escena en los diferentes intervalos espectrales de banda estrecha de las al menos dos cámaras digitales independientes y se puede combinar a partir de las señales de imagen de los diferentes canales de color o intervalos espectrales de banda estrecha una imagen multiespectral de la escena o de las señales de imagen detectadas.

Las al menos dos cámaras digitales independientes pueden tener propiedades de captura fundamentalmente del mismo tipo, con excepción de sus respectivos elementos de filtro de color que corresponden a las diferentes sensibilidades de color o intervalos espectrales de banda estrecha y/o pueden tener fundamentalmente el mismo diseño, estando realizados del mismo modo sus sensores de imagen digitales planos, sus obturadores separados dado el caso... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Sistema de cámara digital (2) con una unidad de procesamiento de imágenes (4) y con al menos dos cámaras digitales independientes (3.1-3.4) que detectan señales de imagen en diferentes intervalos espectrales de banda estrecha, que tienen respectivamente un obturador separado (8a) y/o un objetivo separado (8b) y que tienen respectivamente al menos un sensor de imagen digital plano (6) separado y al menos un elemento de filtro de color (7.1-7.4) conectado aguas arriba del al menos un sensor de imagen digital plano (6) que corresponde al respectivo Intervalo espectral de banda estrecha, con al menos una región de filtrado (7a.1-7a.4) que tiene adiclonalmente al menos una reglón neutra (7b) que es permeable a la luz en un intervalo espectral (ND) que comprende al menos los diferentes intervalos espectrales de banda estrecha de las al menos dos cámaras digitales independientes (3.1-3.4), y que está dispuesta sobre al menos una región de pixeles neutra determinada (6b) del al menos un sensor de Imagen digital plano (6) asociado, estando la unidad de procesamiento de imágenes (4) configurada para realizar un procedimiento para ajustar un balance de color para el sistema de cámara digital (2), determinándose desviaciones de los tiempos de exposición y/o de las cantidades de luz entre las al menos dos cámaras digitales Independientes (3.1-3.4) del sistema de cámara digital (2) con una captura de Imagen síncrona de la misma escena (9) de las al menos dos cámaras Independientes (3.1-3.4), comparándose entre sí, una vez realizada la captura de Imagen síncrona, las cantidades de luz captadas en las respectivas regiones de pixeles neutras (6b) de los sensores de imagen digitales planos (6) de las al menos dos cámaras digitales Independientes (3.1-3.4), después de lo cual, en el procesamiento de una imagen de la misma escena (9) captada de manera síncrona por las al menos dos cámaras digitales independientes (3.1-3.4) en los respectivos intervalos espectrales de banda estrecha (R, G, B, NIR) diferentes, se realiza un cálculo de compensación de modo que las señales de imagen de los respectivos intervalos espectrales de banda estrecha (R, G, B, NIR) respectivamente se mantienen inalteradas, se atenúan o se amplifican de manera correspondiente a las desviaciones previamente determinadas.

2. Sistema de cámara digital de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que las al menos dos cámaras digitales Independientes (3.1-3.4) están dispuestas de tal modo entre sí que se puede captar al menos aproximadamente la misma escena (9) en los diferentes intervalos espectrales de banda estrecha (R, G, B, NIR) de las al menos dos cámaras digitales Independientes (3.1-3.4) y se puede combinar a partir de las señales de imagen de los diferentes Intervalos espectrales de banda estrecha (R, G, B, NIR) una Imagen multiespectral de la escena (9).

3. Sistema de cámara digital de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que las al menos dos cámaras digitales independientes (3.1-3.4), con excepción de sus respectivos elementos de filtro de color (7.1-7.4) que corresponden a los diferentes intervalos espectrales de banda estrecha (R, G, B, NIR), tienen fundamentalmente propiedades de captura del mismo tipo y/o tienen fundamentalmente el mismo diseño, estando realizados fundamentalmente del mismo modo sus sensores de imagen digitales planos (6), sus obturadores separados (8a), dado el caso existentes, y sus objetivos (8b).

4. Sistema de cámara digital de acuerdo con la reivindicación 1, 2 o 3, caracterizado por que el al menos un elemento de filtro de color (7.1-7.4) tiene dos regiones neutras (7b) en forma de banda en lados opuestos de la región de filtrado (7a.1-7a.4).

5. Sistema de cámara digital de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por:

- una primera cámara digital independiente (3.1) con un primer elemento de filtro de color (7.1) que es permeable a la luz en un intervalo espectral (R) con longitudes de onda de aproximadamente 6 nm a aproximadamente 7 nm,

- una segunda cámara digital independiente (3.2) con un segundo elemento de filtro de color (7.2) que es permeable a la luz en un intervalo espectral (G) con longitudes de onda de aproximadamente 5 nm a aproximadamente 6 nm,

- una tercera cámara digital independiente (3.3) con un tercer elemento de filtro de color (7.3) que es permeable a la luz en un intervalo espectral (B) con longitudes de onda de aproximadamente 4 nm a aproximadamente 5 nm, y

- una cuarta cámara digital independiente (3.4) con un cuarto elemento de filtro de color (7.4) que es permeable a la luz en un intervalo espectral (NIR) con longitudes de onda de aproximadamente 7 nm a aproximadamente 9 nm.

6. Sistema de cámara digital de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado por que los elementos de filtro de color primero, segundo, tercero y cuarto (7.1-7.4) tienen respectivamente una región neutra (7b) que es permeable a la luz en un intervalo espectral (ND) de aproximadamente 4 nm a aproximadamente 9 nm.

7. Sistema de cámara digital de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6 para la fotogrametría para captar imágenes áreas desde aviones.

8. Procedimiento para ajustar un balance de color para un sistema de cámara digital (2) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, determinándose desviaciones de los tiempos de exposición y/o de las cantidades de luz

captadas entre las al menos dos cámaras digitales independientes (3.1-3.4) del sistema de cámara digital (2) en caso de una captura de imagen síncrona de la misma escena (9) de las al menos dos cámaras independientes (3.1- 3.4), comparándose entre sí, una vez realizada la captura de imagen síncrona, las cantidades de luz captadas en las respectivas regiones de píxeles neutras (6b) de los sensores de imagen digitales planos (6) de las al menos dos 5 cámaras digitales independientes (3.1-3.4), después de lo cual, en el procesamiento de una imagen de la misma escena (9), captada de manera síncrona por las al menos dos cámaras digitales independientes (3.1-3.4) en los respectivos intervalos espectrales de banda estrecha (R, G ,B, NIR) diferentes, se realiza un cálculo de compensación de modo que las señales de imagen de los respectivos intervalos espectrales de banda estrecha (R, G, B, NIR) respectivamente se mantienen inalteradas, se atenúan o se amplifican de manera correspondiente a las 1 desviaciones previamente determinadas.

9. Unidad de procesamiento de imágenes (4) de un sistema de cámara digital (2), configurada para realizar un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8.