專利名稱：基于場(chǎng)景內(nèi)容可視化點(diǎn)云數(shù)據(jù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及點(diǎn)云數(shù)據(jù)的可視化領(lǐng)域，且更具體而言涉及基于場(chǎng)景內(nèi)容的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的可視化。
背景技術(shù)：
三維(3D)型感測(cè)系統(tǒng)常用于產(chǎn)生在各種應(yīng)用中使用的位置的3D圖像。例如，使用這種3D圖像來創(chuàng)建用于軍事操作或民事活動(dòng)的安全訓(xùn)練或計(jì)劃環(huán)境、用于產(chǎn)生拓?fù)涞貓D或者用于地點(diǎn)的監(jiān)視。這種感測(cè)系統(tǒng)典型地通過捕獲與位置相關(guān)的高程數(shù)據(jù)而工作。3D型感測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)示例是光檢測(cè)和定距(LIDAR)系統(tǒng)。LIDAR型3D感測(cè)系統(tǒng)通過記錄來自單個(gè)激光脈沖的多個(gè)定距回聲以產(chǎn)生幀(有時(shí)也被稱為圖像幀)來產(chǎn)生數(shù)據(jù)。因此，LIDAR數(shù)據(jù)的每個(gè)圖像幀將包含對(duì)應(yīng)于傳感器孔徑內(nèi)的多個(gè)定距回聲的三維點(diǎn)的集合(3D點(diǎn)云)。 這些點(diǎn)可以被組織成代表三維空間中規(guī)則柵格上的值的“體素(voxel)”。3D成像中使用的體素類似于在2D成像裝置的背景下使用的像素。這些幀可以被處理以重構(gòu)該位置的3D圖像。就這方面而言，應(yīng)當(dāng)理解，3D點(diǎn)云中的每個(gè)點(diǎn)具有表示3D中場(chǎng)景內(nèi)的實(shí)際表面的個(gè)體 χ、y禾口 ζ值。為了進(jìn)一步幫助解讀3D點(diǎn)云，使用色圖來增強(qiáng)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的可視化。即，對(duì)于3D點(diǎn)云中的每一點(diǎn)，根據(jù)諸如海拔的預(yù)定義變量選擇顏色。因此，顏色中的變化一般用于識(shí)別地平面以上不同高度或海拔的點(diǎn)。然而，盡管使用這種常規(guī)色圖，3D點(diǎn)云仍難以解讀。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供基于場(chǎng)景內(nèi)容使用色圖可視化空間或點(diǎn)云數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法。在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，提供一種用于改善位置的空間數(shù)據(jù)的可視化和解讀的方法。 該方法包括從多個(gè)場(chǎng)景標(biāo)簽選擇用于該位置的輻射測(cè)量圖像數(shù)據(jù)的第一部分的第一場(chǎng)景標(biāo)簽，以及選擇空間數(shù)據(jù)的第一部分，其中該空間數(shù)據(jù)包括與輻射測(cè)量圖像數(shù)據(jù)的第一部分相關(guān)的多個(gè)三維(3D)數(shù)據(jù)點(diǎn)。該方法還包括基于第一場(chǎng)景標(biāo)簽從多個(gè)顏色空間函數(shù)選擇用于空間數(shù)據(jù)的第一部分的第一顏色空間函數(shù)，該多個(gè)顏色空間函數(shù)中的每一個(gè)根據(jù)多個(gè)3D數(shù)據(jù)點(diǎn)的海拔坐標(biāo)限定色調(diào)、飽和度和強(qiáng)度(HSI)值。該方法還包括使用與空間數(shù)據(jù)的第一部分相關(guān)的多個(gè)3D數(shù)據(jù)點(diǎn)使用從第一顏色空間函數(shù)選擇的HSI值顯示空間數(shù)據(jù)的第一部分。在該方法中，多個(gè)場(chǎng)景標(biāo)簽與多個(gè)分類相關(guān)聯(lián)，其中，該多個(gè)顏色空間函數(shù)中的每一個(gè)表示與多個(gè)分類中的每一個(gè)相關(guān)的HSI值中的不同預(yù)定義的變化。在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，提供用于改善位置的空間數(shù)據(jù)的可視化和解讀的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用于接收與位置相關(guān)的空間數(shù)據(jù)和輻射測(cè)量圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)元件以及通信地耦合到該存儲(chǔ)元件的處理元件。在該系統(tǒng)中，處理元件被配置成從多個(gè)場(chǎng)景標(biāo)簽選擇用于該位置的輻射測(cè)量圖像數(shù)據(jù)的第一部分的第一場(chǎng)景標(biāo)簽以及選擇空間數(shù)據(jù)的第一部分， 其中該空間數(shù)據(jù)的第一部分包括與輻射測(cè)量圖像數(shù)據(jù)的第一部分相關(guān)的多個(gè)三維(3D)數(shù)據(jù)點(diǎn)。該處理元件還被配置成從多個(gè)顏色空間函數(shù)選擇用于空間數(shù)據(jù)的第一部分的第一顏色空間函數(shù)，該選擇基于第一場(chǎng)景標(biāo)簽，且該多個(gè)顏色空間函數(shù)中的每一個(gè)根據(jù)多個(gè)3D數(shù)據(jù)點(diǎn)的海拔坐標(biāo)限定色調(diào)、飽和度和強(qiáng)度(HSI)值。該系統(tǒng)還被配置成使用與空間數(shù)據(jù)的第一部分相關(guān)的多個(gè)3D數(shù)據(jù)點(diǎn)使用從第一顏色空間函數(shù)選擇的HSI值顯示空間數(shù)據(jù)的第一部分。在該系統(tǒng)中，多個(gè)場(chǎng)景標(biāo)簽與多個(gè)分類相關(guān)聯(lián)，其中該多個(gè)顏色空間函數(shù)中的每一個(gè)表示與多個(gè)分類中的每一個(gè)相關(guān)的HSI值中的不同預(yù)定義的變化。在本發(fā)明的第三實(shí)施例中，提供一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有用于改善位置的空間數(shù)據(jù)的可視化和解讀的計(jì)算機(jī)程序。該計(jì)算機(jī)程序包括多個(gè)代碼部分，該多個(gè)代碼部分可以被計(jì)算機(jī)執(zhí)行。該計(jì)算機(jī)程序包括用于從多個(gè)場(chǎng)景標(biāo)簽選擇用于該位置的輻射測(cè)量圖像數(shù)據(jù)的第一部分的第一場(chǎng)景標(biāo)簽且選擇空間數(shù)據(jù)的第一部分的代碼部分，該空間數(shù)據(jù)包括與輻射測(cè)量圖像數(shù)據(jù)的第一部分相關(guān)的多個(gè)三維(3D)數(shù)據(jù)點(diǎn)。該計(jì)算機(jī)程序還包括用于從多個(gè)顏色空間函數(shù)選擇用于空間數(shù)據(jù)的第一部分的第一顏色空間函數(shù)的代碼部分，該選擇基于第一場(chǎng)景標(biāo)簽，且該多個(gè)顏色空間函數(shù)中的每一個(gè)根據(jù)多個(gè)3D數(shù)據(jù)點(diǎn)的海拔坐標(biāo)限定色度、飽和度和強(qiáng)度(HSI)值。該計(jì)算機(jī)程序還包括用于使用與空間數(shù)據(jù)的第一部分相關(guān)的多個(gè)3D數(shù)據(jù)點(diǎn)使用從第一顏色空間函數(shù)選擇的HSI值顯示空間數(shù)據(jù)的第一部分的代碼部分。在該計(jì)算機(jī)程序中，多個(gè)場(chǎng)景標(biāo)簽與多個(gè)分類相關(guān)聯(lián)，其中該多個(gè)顏色空間函數(shù)中的每一個(gè)表示與多個(gè)分類中的每一個(gè)相關(guān)的HSI值中的不同預(yù)定變化。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例用于收集3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)的示例性數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例包含獲取的3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)的示例性圖像幀。圖3A示出城市位置的示意圖，說明通常在城市位置內(nèi)觀察到的對(duì)象的類型。圖:3B示出自然或鄉(xiāng)村位置的示意圖，說明通常在自然或鄉(xiāng)村位置內(nèi)觀察到的對(duì)象的類型。圖4A示出有助于理解在自然或鄉(xiāng)村位置中包含的某些限定的海拔或高度的圖
7J\ ο圖4B示出有助于理解在城市位置包含的某些限定的海拔或高度的圖示。圖5是基于根據(jù)海拔或地平面上的高度而變化的HSI顏色空間在本發(fā)明的實(shí)施例中使用的用于自然區(qū)域或位置的示例性歸一化色圖的圖形表示。圖6是基于根據(jù)海拔或地平面上的高度而變化的HSI顏色空間在本發(fā)明的實(shí)施例中使用的用于城市區(qū)域或位置的示例性歸一化色圖的圖形表示。圖7示出圖5和6的色圖的備選表示。圖8A示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例獲取的示例性輻射測(cè)量圖像。圖8B示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例在執(zhí)行特征檢測(cè)之后圖8A的示例性輻射測(cè)量圖像。圖8C示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例在執(zhí)行特征檢測(cè)和區(qū)域限定之后圖8A的示例性輻射測(cè)量圖像。圖9A示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例在添加顏色數(shù)據(jù)之后與圖8A中的輻射測(cè)量圖像相關(guān)聯(lián)的3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)900的頂視圖。圖9B示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例在添加顏色數(shù)據(jù)之后與圖8A中的輻射測(cè)量圖像相關(guān)聯(lián)的3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)900的透視圖。圖10示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的輻射測(cè)量圖像的譜分析的示例性結(jié)果。圖IlA示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例在基于譜分析添加顏色數(shù)據(jù)之后3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)的頂視圖。圖IlB示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例在基于譜分析添加顏色數(shù)據(jù)之后3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)的透視圖。圖12示出包含大量3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)的幀如何分割成多個(gè)子幀。
具體實(shí)施例方式參考附圖描述本發(fā)明，其中貫穿附圖，相似的參考標(biāo)號(hào)用于指示相似或等價(jià)的元件。附圖未按比例繪制，且提供它們僅用于說明本發(fā)明的一些實(shí)施例。下面參考說明性示例應(yīng)用描述本發(fā)明的若干方面。應(yīng)當(dāng)理解，提出各種特定細(xì)節(jié)、關(guān)系和方法是為了提供本發(fā)明的透徹理解。然而本領(lǐng)域技術(shù)人員容易意識(shí)到本發(fā)明可以不使用特定細(xì)節(jié)中的一個(gè)或多個(gè)實(shí)踐或者可以使用其他方法實(shí)踐。在其他實(shí)例中，不詳細(xì)示出已知結(jié)構(gòu)或操作以避免混淆本發(fā)明。本發(fā)明不受行為或事件的所示順序限制，因?yàn)橐恍┬袨榭梢砸圆煌樞虬l(fā)生和/ 或與其他行為或事件同步發(fā)生。而且，并不需要所有示出的行為或事件來實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法。3D成像系統(tǒng)產(chǎn)生3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)幀。這種3D成像系統(tǒng)的一個(gè)示例是常規(guī)LIDAR成像系統(tǒng)。一般地，這種LIDAR系統(tǒng)使用高能激光器、光學(xué)檢測(cè)器以及定時(shí)電路來確定與目標(biāo)的距離。在常規(guī)LIDAR系統(tǒng)中，一個(gè)或多個(gè)激光脈沖用于照射一場(chǎng)景。每個(gè)脈沖觸發(fā)定時(shí)電路，該定時(shí)電路與檢測(cè)器陣列結(jié)合工作。一般而言，系統(tǒng)測(cè)量用于光脈沖的每個(gè)像素的經(jīng)過從激光器到目標(biāo)且返回到檢測(cè)器陣列的往返路徑的時(shí)間。來自目標(biāo)的反射光在檢測(cè)器陣列中被檢測(cè)到且其往返傳播時(shí)間被測(cè)量以確定到該目標(biāo)上的一點(diǎn)的距離。針對(duì)包含目標(biāo)的很多點(diǎn)獲得計(jì)算出的范圍或距離信息，由此形成3D點(diǎn)云。該3D點(diǎn)云可以用于呈現(xiàn)對(duì)象的3D形狀。一般而言，解釋3D點(diǎn)云來識(shí)別場(chǎng)景中的對(duì)象可能是困難的。因?yàn)?D點(diǎn)云僅僅相對(duì)于參考位置指定空間信息，最多只提供場(chǎng)景中的對(duì)象的高度和形狀。一些常規(guī)系統(tǒng)還將強(qiáng)度圖像與3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)一起提供以幫助觀察者確定高度差。然而，人類視皮層典型地基于關(guān)于場(chǎng)景的信息(包括場(chǎng)景中不同對(duì)象的形狀、大小和顏色)的組合解釋被觀察對(duì)象。因此，即使與強(qiáng)度圖像相關(guān)聯(lián)，常規(guī)3D點(diǎn)云一般并不為視皮層提供足夠的信息來適當(dāng)?shù)刈R(shí)別通過3D點(diǎn)云成像的很多對(duì)象。一般而言，人類視皮層通過基于原先觀察的對(duì)象或原先觀察的場(chǎng)景識(shí)別場(chǎng)景中的被觀察對(duì)象而工作。因此，由視皮層對(duì)場(chǎng)景中的對(duì)象進(jìn)行的正確識(shí)別不僅依賴于對(duì)象的的性質(zhì)，還依賴于識(shí)別場(chǎng)景中不同類型的對(duì)象之間的已知關(guān)聯(lián)。為了克服常規(guī)3D點(diǎn)云顯示系統(tǒng)的限制且促進(jìn)人類視皮層對(duì)3D點(diǎn)云的解讀，本發(fā)明的實(shí)施例提供了用于基于輻射測(cè)量圖像向3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)的不同區(qū)域應(yīng)用不同色圖的系統(tǒng)和方法。具體地，根據(jù)輻射測(cè)量圖像中的相關(guān)區(qū)域的標(biāo)記或分類，將與不同地形類型相關(guān)的不同色圖與3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。例如，如果輻射測(cè)量圖像的區(qū)域示出人造地形的區(qū)域(例如，地形以諸如建筑、路面、車輛的人工或人造特征為主的區(qū)域)，則與在這種區(qū)域中典型觀察到的顏色范圍相關(guān)的色圖被應(yīng)用于3D點(diǎn)云的相應(yīng)區(qū)域。對(duì)照地，如果輻射測(cè)量圖像的區(qū)域示出自然地形的區(qū)域(例如，由植物或諸如水、樹木、沙漠的其他自然特征為主的區(qū)域)， 則與這些類型的區(qū)域中典型觀察到的顏色范圍相關(guān)的色圖被應(yīng)用于3D點(diǎn)云的相應(yīng)區(qū)域。 因此，通過向3D點(diǎn)云的不同部分應(yīng)用不同色圖，在3D點(diǎn)云的不同部分中更可能與對(duì)象的形狀相關(guān)的顏色被呈現(xiàn)給觀察者且更容易被人類視皮層識(shí)別。當(dāng)在此使用時(shí)，術(shù)語“輻射測(cè)量圖像”指的是通過使用在一個(gè)或多個(gè)電磁波長(zhǎng)上工作的一個(gè)或多個(gè)傳感器或檢測(cè)器獲得的位置的二維表示(圖像)。圖1中示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例用于收集3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)和相關(guān)圖像數(shù)據(jù)的示例性數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)100。如圖1所示，要成像的物理體積108可以包含諸如樹木、車輛和建筑的一個(gè)或多個(gè)對(duì)象104、106。出于本發(fā)明的目的，物理體積108可以理解成地理位置。例如， 地理位置可以是具有樹木的叢林或森林區(qū)域的一部分或者是具有各種建筑或其他人造結(jié)構(gòu)的城市或城鎮(zhèn)的一部分。在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例中，使用各種不同傳感器成像物理體積108。如圖1所示， 使用一個(gè)或多個(gè)傳感器102-i、102-j收集3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)，且使用一個(gè)其他的輻射測(cè)量圖像傳感器103-i、103-j收集相關(guān)輻射測(cè)量圖像的數(shù)據(jù)。傳感器102-i、102-j、103-i和103-j可以是任意遠(yuǎn)程布置的傳感器或成像裝置。例如，舉例而非限制性而言，傳感器102-i、102-j、 103-i和103-j可以定位為在高處的觀察結(jié)構(gòu)、飛機(jī)、航天器或太空對(duì)象上操作。S卩，從相對(duì)于物理體積108升高的固定或移動(dòng)的任意位置獲取該遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)。而且，盡管傳感器102-i、 102-j、103-i和103-j示為分離的成像系統(tǒng)，傳感器102-i、102-j、103-i和103-j中的兩個(gè)或更多個(gè)可以組合成單個(gè)成像系統(tǒng)。另外，單個(gè)傳感器可以配置成以兩個(gè)或更多不同姿態(tài)獲得數(shù)據(jù)。例如，飛機(jī)或航天器上的單個(gè)傳感器可以配置成當(dāng)它在物理體積108上方移動(dòng)時(shí)獲得圖像數(shù)據(jù)。在一些實(shí)例中，傳感器102-i和102-j與對(duì)象104之間的視線部分地被另一對(duì)象 (阻擋對(duì)象)106模糊。在LIDAR系統(tǒng)的情況中，阻擋對(duì)象106可以包含諸如來自樹木的葉子的自然材料或者諸如防空網(wǎng)的人造材料。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，在很多情形中，阻擋對(duì)象106將本質(zhì)上多少是有孔的。因此，傳感器102-i、102-j將能夠檢測(cè)到對(duì)象104的通過阻擋對(duì)象106 的有孔區(qū)域可見的部分。對(duì)象104的通過這種有孔區(qū)域可見的部分將根據(jù)傳感器的特定位置變化。通過從諸如傳感器102-i和102-j的若干姿勢(shì)收集數(shù)據(jù)，可以獲得3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)的聚集。典型地，數(shù)據(jù)的聚集借助于登記過程實(shí)現(xiàn)。登記過程通過在傳感器旋轉(zhuǎn)和位置方面校正幀之間的差異來組合來自兩個(gè)或更多幀的數(shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)可以以有意義的方式組合。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，存在可用于登記這種數(shù)據(jù)的若干不同技術(shù)。在這種登記之后，來自兩個(gè)或更多幀的聚集的3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)可以被分析以改善阻擋對(duì)象106阻擋的對(duì)象104的識(shí)別。然而，本發(fā)明的實(shí)施例不僅限于所聚集的數(shù)據(jù)。即，可以使用多個(gè)圖像幀或單個(gè)圖像幀產(chǎn)生3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例中，傳感器103-i和103-j收集的輻射測(cè)量圖像數(shù)據(jù)可以包括用于從各個(gè)輻射測(cè)量傳感器獲取的圖像的強(qiáng)度數(shù)據(jù)，每個(gè)傳感器與特定范圍的波長(zhǎng) (即譜帶)相關(guān)。因此，在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例中，輻射測(cè)量圖像數(shù)據(jù)可以包括多譜( 4 個(gè)帶)、超譜(> 100個(gè)帶)和/或全色(單帶)圖像數(shù)據(jù)。另外，這些帶可以包括人眼可見或不可見的波長(zhǎng)。
在本發(fā)明的各個(gè)施例中，可以使用任意類型的聚集或融合技術(shù)執(zhí)行3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)的聚集或多帶輻射測(cè)量圖像的融合。基于與3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)和輻射測(cè)量圖像數(shù)據(jù)相關(guān)的元數(shù)據(jù)，聚集或融合可以基于待組合的數(shù)據(jù)的登記或?qū)?zhǔn)。元數(shù)據(jù)可以包括適于促進(jìn)登記過程的信息，包括關(guān)于傳感器或被成像位置的附加信息。舉例而非限制性而言，元數(shù)據(jù)包括識(shí)別圖像獲取的日期和/或時(shí)間的信息、識(shí)別被成像的地理位置的信息或指定傳感器的位置的信息。例如，識(shí)別被成像的地理位置的信息可以包括可在元數(shù)據(jù)中提供的矩形圖像的4個(gè)角的地理坐標(biāo)。盡管將一般以某位置的一組3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)與和相同位置相關(guān)的相應(yīng)一組輻射測(cè)量圖像數(shù)據(jù)組合的方式描述本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明在此方面不受限制。在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例中，任意數(shù)目的3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)組和任意數(shù)目的輻射測(cè)量圖像數(shù)據(jù)組可以組合。例如，可以在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例中使用3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)和/或輻射測(cè)量圖像數(shù)據(jù)的拼嵌。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例包含獲取的3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)200的示例性圖像幀。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，可以從傳感器102-i、102-j以不同姿態(tài)獲得的這種3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)的兩個(gè)或更多幀聚集3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)200，如圖1所示，且使用合適的登記過程登記。這樣，3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)200限定了體積中的一組數(shù)據(jù)點(diǎn)的位置，每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)可以通過三維空間中χ、y或ζ軸上的位置限定。使用傳感器102-i、102-j執(zhí)行的測(cè)量以及后續(xù)登記過程(如果使用聚集) 來限定每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的X、1、ζ位置。即，每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)與地理位置和海拔相關(guān)。在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例中，3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)是用于改善可視化而編碼的顏色。例如， 根據(jù)每一點(diǎn)的海拔或ζ軸位置選擇3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)的每一點(diǎn)的顯示顏色。為了判斷針對(duì)各個(gè) ζ軸坐標(biāo)位置的點(diǎn)顯示哪個(gè)特定顏色，可以使用色圖。例如，紅色可以用于位于小于3米的高度的所有點(diǎn)，綠色可以用于3米至5米之間的高度處的所有點(diǎn)，且藍(lán)色可用于高于5米的所有點(diǎn)。更詳細(xì)的色圖可以使用沿著ζ軸以較小增量變化的更大范圍的顏色。盡管色圖的使用在可視化由3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)表達(dá)的結(jié)構(gòu)中具有一些幫助，向3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的所有點(diǎn)應(yīng)用單個(gè)常規(guī)色圖用于改善可視化的目的時(shí)一般來說效果不好。首先，諸如在常規(guī)紅色、綠色或藍(lán)色(RGB)色圖中提供太寬的顏色范圍提供的3D點(diǎn)云的顏色編碼的差異與在對(duì)象中典型觀察到的顏色差異不一致。第二，提供單個(gè)常規(guī)色圖為一些類型的場(chǎng)景提供不正確的著色。 因此，本發(fā)明的實(shí)施例替代地提供改善的3D點(diǎn)云可視化，其對(duì)成像位置中多種類型地形使用多個(gè)色圖，其中可以針對(duì)典型與地形相關(guān)的不同類型的特征(即，建筑、樹木、道路、水) 調(diào)節(jié)該多個(gè)色圖。這種配置允許通過對(duì)每個(gè)區(qū)域使用與這些區(qū)域中的對(duì)象類型相關(guān)的顏色來顏色編碼3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)的不同區(qū)域，這允許人類視皮層的3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)的改善解釋。盡管可以使用任意類型的不同色圖，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，可以針對(duì)每一種類型的場(chǎng)景使用根據(jù)色調(diào)、飽和度和強(qiáng)度(HSI顏色空間)限定的非線性色圖。當(dāng)在此使用時(shí)，“色調(diào)”指的是純顏色、“飽和度”指的是程度或顏色對(duì)比度，且“強(qiáng)度”指的是顏色亮度。因而，HSI顏色空間中的特定顏色被稱為三元組的一組HSI值(h，s, i)唯一地表示。 h的值一般可從0至360° (0° ^ h ^ 360° )。s和i的值一般從0至1 (0 < s < 1)， (0 < i < 1)。為方便起見，當(dāng)在此討論時(shí)，h的值有時(shí)被表示為歸一化值，該歸一化值被計(jì)算為h/360。明顯地，HSI顏色空間以人類一般覺察顏色的方式建模且因此在創(chuàng)建用于可視化用于不同場(chǎng)景的3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)的不同色圖時(shí)是有用的。而且，HSI三元組可以容易轉(zhuǎn)換為其他顏色空間定義，諸如公知的RGB顏色空間系統(tǒng)，其中紅色、綠色和藍(lán)色“原色”的組合用于表示所有其他顏色。因此，HSI顏色空間中表示的顏色可以容易地轉(zhuǎn)化成在基于RGB的裝置中使用的RGB值。相反，RGB顏色空間中表示的顏色可以數(shù)學(xué)地轉(zhuǎn)換到HSI顏色空間。這種關(guān)系的實(shí)例在下面的表中示出
權(quán)利要求
1.一種用于改善位置的空間數(shù)據(jù)的可視化和解讀的方法，包含從多個(gè)場(chǎng)景標(biāo)簽中選擇用于所述位置的輻射測(cè)量圖像數(shù)據(jù)的第一部分的第一場(chǎng)景標(biāo)簽；選擇所述空間數(shù)據(jù)的第一部分，所述空間數(shù)據(jù)包括與所述輻射測(cè)量圖像數(shù)據(jù)的所述第一部分相關(guān)的多個(gè)三維(3D)數(shù)據(jù)點(diǎn)；從多個(gè)顏色空間函數(shù)中選擇用于所述空間數(shù)據(jù)的所述第一部分的第一顏色空間函數(shù)， 所述選擇基于所述第一場(chǎng)景標(biāo)簽，并且所述多個(gè)顏色空間函數(shù)中的每一個(gè)根據(jù)所述多個(gè)3D 數(shù)據(jù)點(diǎn)的海拔坐標(biāo)限定色調(diào)、飽和度和強(qiáng)度(HSI)值；以及使用與所述空間數(shù)據(jù)的所述第一部分相關(guān)的所述多個(gè)3D數(shù)據(jù)點(diǎn)，使用從所述第一顏色空間函數(shù)選擇的所述HSI值，顯示所述空間數(shù)據(jù)的所述第一部分，其中所述多個(gè)場(chǎng)景標(biāo)簽與多個(gè)分類相關(guān)聯(lián)，并且其中所述多個(gè)顏色空間函數(shù)中的每一個(gè)表示與所述多個(gè)分類其中之一相關(guān)聯(lián)的所述HSI值中的不同預(yù)定義變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述選擇所述第一場(chǎng)景標(biāo)簽還包含 將所述輻射測(cè)量圖像數(shù)據(jù)分割成多個(gè)部分；以及對(duì)于所述多個(gè)部分中的每一個(gè)選擇所述多個(gè)場(chǎng)景標(biāo)簽之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述選擇所述第一場(chǎng)景標(biāo)簽還包含 識(shí)別所述輻射測(cè)量圖像數(shù)據(jù)的所述第一部分中的一個(gè)或多個(gè)特征類型；以及基于所述輻射測(cè)量圖像數(shù)據(jù)的所述第一部分中識(shí)別的所述特征類型至少之一，確定用于所述空間數(shù)據(jù)的所述第一部分的所述第一場(chǎng)景標(biāo)簽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述識(shí)別還包含基于執(zhí)行所述輻射測(cè)量圖像數(shù)據(jù)的所述第一部分的幾何分析和所述輻射測(cè)量圖像數(shù)據(jù)的所述第一部分的譜分析至少之一識(shí)別所述類型的特征。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述執(zhí)行所述幾何分析包含檢測(cè)邊緣特征、角點(diǎn)特征、斑點(diǎn)特征或脊特征中的至少一個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述輻射測(cè)量圖像數(shù)據(jù)包含用于多個(gè)譜帶的圖像數(shù)據(jù)，且其中所述執(zhí)行所述譜分析包含通過評(píng)估所述多個(gè)譜帶至少之一來檢測(cè)特征。
7.一種改善位置的空間數(shù)據(jù)的可視化和解讀的系統(tǒng)，包含用于接收與所述位置相關(guān)的所述空間數(shù)據(jù)和輻射測(cè)量圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)元件；以及通信地耦合到所述存儲(chǔ)元件的處理元件，其中該處理元件被配置成從多個(gè)場(chǎng)景標(biāo)簽中選擇用于所述位置的輻射測(cè)量圖像數(shù)據(jù)的第一部分的第一場(chǎng)景標(biāo)簽；選擇所述空間數(shù)據(jù)的第一部分，所述空間數(shù)據(jù)的所述第一部分包括與所述輻射測(cè)量圖像數(shù)據(jù)的所述第一部分相關(guān)的多個(gè)三維(3D)數(shù)據(jù)點(diǎn)；從多個(gè)顏色空間函數(shù)中選擇用于所述空間數(shù)據(jù)的所述第一部分的第一顏色空間函數(shù)， 所述選擇基于所述第一場(chǎng)景標(biāo)簽，并且所述多個(gè)顏色空間函數(shù)中的每一個(gè)根據(jù)所述多個(gè)3D 數(shù)據(jù)點(diǎn)的海拔坐標(biāo)限定色調(diào)、飽和度和強(qiáng)度(HSI)值；以及使用與所述空間數(shù)據(jù)的所述第一部分相關(guān)的所述多個(gè)3D數(shù)據(jù)點(diǎn)，使用從所述第一顏色空間函數(shù)選擇的所述HSI值，顯示所述空間數(shù)據(jù)的所述第一部分，其中所述多個(gè)場(chǎng)景標(biāo)簽與多個(gè)分類相關(guān)聯(lián)，并且其中所述多個(gè)顏色空間函數(shù)中的每一個(gè)表示與所述多個(gè)分類其中之一相關(guān)聯(lián)的所述HSI值中的不同的預(yù)定義變化。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述處理元件還被配置成在所述第一場(chǎng)景標(biāo)簽的所述選擇期間用于將所述輻射測(cè)量圖像數(shù)據(jù)分割成多個(gè)部分；以及對(duì)于所述多個(gè)部分中的每一個(gè)選擇所述多個(gè)場(chǎng)景標(biāo)簽之一。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述處理元件還被配置成在所述第一場(chǎng)景標(biāo)簽的所述選擇期間用于識(shí)別所述輻射測(cè)量圖像數(shù)據(jù)的所述第一部分中的一個(gè)或多個(gè)類型的特征；以及基于所述輻射測(cè)量圖像數(shù)據(jù)的所述第一部分中識(shí)別的所述類型的特征至少之一，確定用于所述空間數(shù)據(jù)的所述第一部分的所述第一場(chǎng)景標(biāo)簽。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述處理元件還被配置成在所述識(shí)別期間用于 基于執(zhí)行所述輻射測(cè)量圖像數(shù)據(jù)的所述第一部分的幾何分析和所述輻射測(cè)量圖像數(shù)據(jù)的所述第一部分的譜分析至少之一識(shí)別所述類型的特征。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述執(zhí)行所述幾何分析包含檢測(cè)邊緣特征、角點(diǎn)特征、斑點(diǎn)特征或脊特征中的至少一個(gè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述輻射測(cè)量圖像數(shù)據(jù)包含用于多個(gè)譜帶的圖像數(shù)據(jù)，并且其中所述執(zhí)行所述譜分析包含通過評(píng)估所述多個(gè)譜帶至少之一來檢測(cè)特征。
全文摘要
提供用于關(guān)聯(lián)顏色與空間數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法。在該系統(tǒng)和方法中，選擇用于位置的輻射測(cè)量圖像數(shù)據(jù)(800)的一部分804的場(chǎng)景標(biāo)簽，且選擇與輻射測(cè)量圖像數(shù)據(jù)的該第一部分相關(guān)的空間數(shù)據(jù)(200)的一部分。基于場(chǎng)景標(biāo)簽，選擇用于空間數(shù)據(jù)的該部分的顏色空間函數(shù)(500，600)，其中顏色空間函數(shù)定義色調(diào)、飽和度和強(qiáng)度(HSI)值為空間數(shù)據(jù)的海拔坐標(biāo)的函數(shù)。使用基于空間數(shù)據(jù)的該部分從顏色空間函數(shù)選擇的HSI值顯示空間數(shù)據(jù)的該部分。在該系統(tǒng)和方法中，場(chǎng)景標(biāo)簽均與不同分類相關(guān)聯(lián)，其中每個(gè)顏色空間函數(shù)表示用于相關(guān)分類的HSI值中的不同預(yù)定變化。
文檔編號(hào)G06T11/00GK102317979SQ201080007491
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2010年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月13日
發(fā)明者A·O·史密斯, K·格魯維納, K·米尼爾 申請(qǐng)人:哈里公司