一种二维红外遥感图像信息到三维点云的映射方法与流程

本发明涉及一种红外遥感技术，尤其是一种二维红外遥感图像信息到三维点云的映射方法。

背景技术：

1、电磁波谱中，通常把波长范围为0.76～1000微米这一波谱区间称为红外波谱区。其中，又分为近红外(0.76～3.0微米)、中红外(3.0～6.0微米)和远红外(6.0～15.0微米)和超远红外(15.0～1000微米)。遥感(remote sensing)是指非接触的，远距离的探测技术。一般指运用传感器/遥感器对物体的电磁波的辐射、反射特性的探测。遥感是通过遥感器这类对电磁波敏感的仪器，在远离目标和非接触目标物体条件下探测目标地物。

2、红外遥感，是一种利用红外传感器来收集、处理和分析物体表面的热红外辐射信息的技术。红外遥感在军事侦察，探测火山、地热、地下水、土壤温度，查明地质构造和污染监测方面应用很广。带有红外传感器的设备可以拍摄场景的二维红外遥感图像，红外遥感图像本身并不带深度信息。深度信息是计算机视觉和三维图形学中的一个重要概念，是指三维空间中物体到深度采集设备之间的距离。这种距离信息通常用深度图来表示，深度图也被称为距离图像，其中每个像素存储有该像素对应的三维空间中的物体表面到深度图采集设备之间的距离。深度信息不仅与三维空间中的物体到深度采集设备之间的距离有关，而且与采集时的环境、光线、方向等因素无关，因此能够较为真实准确地体现三维空间的几何信息。深度相机/3d相机能检测出拍摄空间的景深距离。通过深度相机获取到图像中每个点距离摄像头的距离，在加上该点在2d图像中的二维坐标，就能获取图像中每个点的三维空间坐标。深度相机拍摄的深度中带有深度信息，每个像素点上被拍摄物体到相机的距离些相机拍摄，带有深度信息的图像能直接生成三维数据。

3、但是，一般的红外遥感设备获得的图像都是二维红外遥感图像。现有技术中，在已有了三维点云数据的情况下，为了立体展示红外遥感信息，需要将二维红外遥感图像信息映射到三维点云上呈现。但是现有技术中并没有这种将二维图像和三维点云结合的方法。因此，就亟待设计一种方法，能够将二维红外遥感图像与三维点云相结合，获得三维图像。

技术实现思路

1、本发明是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种二维红外遥感图像信息到三维点云的映射方法，以二维红外遥感图像与三维点云结合、提高二维红外遥感图像信息的三维立体感。

2、本发明为解决技术问题采用以下技术方案。

3、本发明公开了一种二维红外遥感图像信息到三维点云的映射方法，包括如下步骤：

4、步骤1：在实际场景中采用真实相机拍摄二维红外遥感图像imr，并获取该真实相机的真实位姿参数p；

5、步骤2：根据真实相机的真实位姿参数p，设定三维虚拟场景中虚拟相机的虚拟位姿参数p′；

6、步骤3：在三维虚拟场景中用虚拟相机拍摄一张虚拟图像imv(虚拟图像为三维点云图)，虚拟图像im中的点包含虚拟相机的当前视角在三维场景中能看到的物体在三维虚拟场景中的位置信息；

7、步骤4：将所述二维红外遥感图像imr的某一像素px的红外温度信息，映射到虚拟图像imv中相对应的像素px′的位置信息上，获得获得带有红外温度信息的三维点云；

8、步骤5：对红外点云三维图中的红外温度信息的温度值hw，按空间距离和映射范围进行修正。

9、本发明的一种二维红外遥感图像信息到三维点云的映射方法的特点也在于：

10、进一步地，所述步骤1中，所述真实位姿参数p包括真实位置参数pww和真实角度参数pjd；所述虚拟位姿参数pxx都均包括虚拟位置参数p′ww和虚拟角度参数p′jd。

11、进一步地，所述真实位置参数pww为真实相机的三维坐标(x，y，z)；所述虚拟位置参数p′ww为虚拟相机的三维坐标(x′，y′，z′)。

12、进一步地，所述真实角度参数pjd包括俯仰角θ、偏航角和滚转角ζ；虚拟角度参数p′jd包括俯仰角θ′、偏航角和滚转角ζ′。

13、进一步地，所述步骤4中，所述映射的过程包括如下步骤：

14、步骤01：获得点云数据步骤；获取虚拟图像imv中的点云数据；

15、步骤02：顶点数据获取步骤；对虚拟图像imv中的点云数据进行处理获得顶点数据；

16、步骤03：视锥剔除步骤；对顶点数据进行剔除处理；

17、步骤04：光栅化步骤；对剔除后的顶点数据进行光栅化处理；

18、步骤05：片元过滤步骤；对光栅化处理后的顶点数据进行片元过滤处理；

19、步骤06：红外映射步骤；将二维红外遥感图像imr的红外温度信息，通过像素坐标的一一对应关系，赋值给片元过滤处理后的点云图像中相应位置被投射的点；

20、步骤07：生成红外数据步骤；

21、步骤08：渲染步骤；

22、进一步地，所述光栅化的过程中，采用如图5的信息图用于保存距相机最近的点云的点位信息。

23、进一步地，所述步骤5中，采用保留近平面点的方式来对红外遥感值hw进行修正。

24、本发明还公开了一种电子设备，包括至少一个处理器以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行所述的二维红外遥感图像信息到三维点云的映射方法。

25、本发明还公开了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，所述计算机指令用于使所述计算机执行所述的二维红外遥感图像信息到三维点云的映射方法。

26、本发明还公开了一种计算机程序产品，包括计算机程序；所述计算机程序在被处理器执行时实现所述的二维红外遥感图像信息到三维点云的映射方法。

27、与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

28、本发明公开了一种二维红外遥感图像信息到三维点云的映射方法，包括如下步骤：步骤1：在实际场景中采用真实相机拍摄二维红外遥感图像imr，并获取该真实相机的真实位姿参数p；步骤2：根据真实相机的真实位姿参数p，设定三维虚拟场景中三维点云场景中虚拟相机的虚拟位姿参数p′；步骤3：在三维虚拟场景中用虚拟相机拍摄一张虚拟图像imv(虚拟图像为三维点云图)，虚拟图像imv中的点包含虚拟相机的当前视角在三维场景中能看到的物体在三维虚拟场景中的位置信息；步骤4：将所述二维红外遥感图像imr的某一像素px的温度信息，映射到虚拟图像imv中相对应的像素px′的位置信息；步骤5：对映射到虚拟图像imv的二维红外遥感图像imr的红外温度信息，按空间距离和映射范围进行修正。

29、本发明的二维红外遥感图像信息到三维点云的映射方法，具有能够维红外遥感图像与三维点云结合、提高二维红外遥感图像信息的三维立体感等优点。

技术特征：

1.一种二维红外遥感图像信息到三维点云的映射方法，其特征是，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种二维红外遥感图像信息到三维点云的映射方法，其特征是，所述步骤1中，所述真实位姿参数p包括真实位置参数pww和真实角度参数pjd；所述虚拟位姿参数pxx都均包括虚拟位置参数p′ww和虚拟角度参数p′jd。

3.根据权利要求2所述的一种二维红外遥感图像信息到三维点云的映射方法，其特征是，所述真实位置参数pww为真实相机的三维坐标(x，y，z)；所述虚拟位置参数p′ww为虚拟相机的三维坐标(x′，y′，z′)。

4.根据权利要求2所述的一种二维红外遥感图像信息到三维点云的映射方法，其特征是，所述真实角度参数pjd包括俯仰角θ、偏航角和滚转角ζ；虚拟角度参数p′jd包括俯仰角θ′、偏航角和滚转角ζ′。

5.根据权利要求1所述的一种二维红外遥感图像信息到三维点云的映射方法，其特征是，所述步骤4中，所述映射的过程包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种二维红外遥感图像信息到三维点云的映射方法，其特征是，所述光栅化的过程中，采用如图5的信息图用于保存距相机最近的点云的点位信息。

7.根据权利要求1所述的一种二维红外遥感图像信息到三维点云的映射方法，其特征是，所述步骤5中，采用保留近平面点的方式来对红外遥感值hw进行修正。

8.一种电子设备，包括至少一个处理器以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其特征是，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-7中任一项所述的二维红外遥感图像信息到三维点云的映射方法。

9.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其特征是，所述计算机指令用于使所述计算机执行根据权利要求1-7中任一项所述的二维红外遥感图像信息到三维点云的映射方法。

10.一种计算机程序产品，包括计算机程序；其特征是，所述计算机程序在被处理器执行时实现根据权利要求1-7中任一项所述的二维红外遥感图像信息到三维点云的映射方法。

技术总结本发明公开了一种二维红外遥感图像信息到三维点云的映射方法，包括：在实际场景中采用真实相机拍摄二维红外遥感图像Imr，并获取该真实相机的真实位姿参数P；根据真实相机的真实位姿参数设定虚拟相机的虚拟位姿参数P′；在三维虚拟场景中用虚拟相机拍摄一张虚拟图像Imv，虚拟图像Imv中的点包含物体在三维虚拟场景中的位置信息；将二维红外遥感图像Imr的某一像素Px的红外温度信息，映射到虚拟图像Imv中相对应的像素Px′的位置信息；对映射到虚拟图像Imv的红外温度信息，按空间距离和映射范围进行修正。本发明的二维红外遥感图像信息到三维点云的映射方法，具有能够维红外遥感图像与三维点云结合、提高二维红外遥感图像信息的三维立体感等优点。技术研发人员：任志雄受保护的技术使用者：维坤智能科技（上海）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/16