Системы и способы захвата изображений большой площади по частям, включающие в себя каскадные камеры и/или калибровочные признаки

Системы и способы захвата изображений большой площади по частям, включающие в себя каскадные камеры и/или калибровочные признаки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ

Эта заявка является заявкой в частичное продолжение заявки № 12/101,167 на выдачу патента США, поданной 11 апреля 2008 года и озаглавленной Systems and Methods of Capturing Large Area Images in Detail Including Cascaded Cameras and/or Calibration Features (Системы и способы захвата изображений большой площади по частям, включающие в себя каскадные камеры и/или калибровочные признаки), полное раскрытие которой включено в материалы настоящей заявки посредством ссылки.

УВЕДОМЛЕНИЕ ОБ АВТОРСКОМ ПРАВЕ И ПРЕДОСТАВЛЕНИЕ ПОЛНОМОЧИЙ

Части документации в этом патентном документе содержат в себе материал, который подлежит защите авторского права. Обладатель авторского права не имеет возражений против факсимильного воспроизведения кем-либо, имеющим отношение к патентному документу или раскрытию патента, в то время как они появляются в фонде или регистрационных записях Патентного ведомства США, но в противном случае сохраняет за собой абсолютно все авторские права.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Последующее подробное описание будет лучше понятно, когда читается вместе с прилагаемыми чертежами, на которых показаны один или более из многочисленных вариантов осуществления настоящего изобретения. Однако должно быть понятно, что различные варианты осуществления настоящего раскрытия не ограничены точными компоновками и средствами, показанными на чертежах.

На чертежах:

фиг. 1 - структурная схема примерной системы для захвата обзорных и частичных изображений;

фиг. 2A-2B - структурные схемы других примерных систем для захвата обзорных и частичных изображений;

фиг. 3 - структурная схема еще одной примерной системы для захвата обзорных и частичных изображений;

фиг. 4 - показательная схема системы подвески с камерами;

фиг. 5A иллюстрирует одну из примерных реализаций, включающих у себя наружную подвеску, установленную на небольшом однодвигательном летательном аппарате;

фиг. 5B иллюстрирует одну из примерных реализаций систем захвата изображений, установленных в пределах наружной подвески;

фиг. 5C иллюстрирует примерное использование летательного аппарата для сбора данных обзорных и частичных изображений;

фиг. 5D иллюстрирует примерный план полета для сбора обзорных и частичных изображений;

фиг. 6A-6B - схемы, иллюстрирующие примерные представления обзорного и частичных изображений;

фиг. 6A-6B - схемы, иллюстрирующие примерные представления обзорного и частичных изображений;

фиг. 8A-8C - таблицы, иллюстрирующие показательные конфигурации камер для двух вариантов осуществления примерных систем для захвата обзорных и частичных изображений;

фиг. 9 иллюстрирует летательный аппарат, оборудованный вычислительной системой/системой обработки данных, системой навигации/плана полета, дисплеем плана полета и системой подвески с камерами, и

фиг. 10 иллюстрирует структурную схему для блокнотного/портативного компьютера, работающего вместе с контроллером и GPS-системой, как описано в одном из вариантов осуществления.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Определенная терминология используется в материалах настоящей заявки только для удобства и не должна браться в качестве ограничения на варианты осуществления настоящего раскрытия. На чертежах одинаковые символы и номера ссылок применяются для обозначения идентичных элементов на всем протяжении нескольких фигур.

Слова «левый», «правый», «нижний» и «верхний» обозначают направления на чертежах, на которые делается ссылка. Слова «вперед» и «в сторону» указывают ссылкой на направления перемещения транспортного средства, летательного аппарата, космического аппарата, подводной лодки или другой платформы, которая перевозится относительно земли. Терминология включает в себя слова, специально упомянутые выше, их производные и слова подобного смысла.

Термин «разрешение», когда используется в материалах настоящей заявки в отношении изображения, указывает ссылкой на способность различать изображенные объекты, причем, разрешение типично дается в см и относительно объекта(ов) на местности. Когда используется в таком контексте, разрешение может быть по-разному выраженным расстоянием выборки местности, элементом разрешения, разрешением на местности или разрешением пикселя местности. Когда используется в отношении камеры или другого устройства формирования изображений, разрешение может указывать ссылкой на плотность пикселей такого устройства формирования изображений. Как будет понятно специалисту в данной области техники, разрешение изображения (расстояние выборки местности, элемент разрешения, разрешение на местности или разрешение пикселя местности) является зависящим от многих параметров, в том числе, не только разрешения камеры, но и других переменных, в том числе, без ограничения, системы формирования изображений (например, линз) и рабочих условий (например, высоты над уровнем моря), при которых захватываются изображения.

Получение изображений земли с помощью аэросъемки и спутниковой съемки используется для широкого круга военных, коммерческих и бытовых применений. Некоторое количество развивающихся применений включает в себя обслуживание карт с получением фотоизображений по сети Интернет и услуги, основанные на формировании таких фотокарт (например, карт и направлений, стоимостей недвижимости). Вообще, есть растущая потребность в картах с получением фотоизображений и недавно обновленных фотокартах. Однако существующие системы для формирования фотокарт часто включают в себя излишне сложные компоненты, требуют больших капиталовложений и/или имеют высокие эксплуатационные затраты, среди других недостатков. Они не способны давать получение изображений в пределах коротких временных рамок и эксплуатационных режимов, или иначе обеспечивать высокое разрешение, требуемое в настоящее время.

Вообще, существующие фотограмметрические решения получения изображений претерпевают неудачу в удовлетворении растущей потребности в более своевременном и с более высоким разрешением получении изображений вследствие своей неспособности захватывать достаточные количества надлежащих данных высокого разрешения эффективным образом. Согласно принципам, совместимым с некоторыми аспектами, связанными с нововведениями в материалах настоящей заявки, системы камер, используемые для аэрофотограмметрии, должны принимать меры в ответ на два противоречащих требования.

Во-первых, жизненно важно, чтобы точно рассчитывались параметры линз и фокальной системы у системы камер (известные как внутреннее ориентирование), а также ее положение в пространстве и угол визирования (известные как внешнее ориентирование). Фотограмметрическое решение, известное как пакетная настройка, может использоваться для расчета информации о внутреннем и внешнем ориентировании для камеры и для каждой фотографии, снятой камерой. Такие расчеты часто представляют собой предварительное требование для предоставления возможности слияния отдельных фотографий в бесшовные фотокарты. Один из способов достижения требуемого уровня точности состоит в том, чтобы снимать многочисленные изображения с большим количеством избыточных данных между фотографиями. Общие признаки, общие элементы, общие точки или элементы изображения, видимые на многочисленных фотографиях, в таком случае, могут идентифицироваться и использоваться для расчета внутренних и внешних параметров камер. Однако даже с большими количествами избыточных данных между фотографиями, может быть трудным идентифицировать общие точки или элементы изображения, если фотографии были сняты в разные моменты времени или в разных условиях (например, разных высотах, в разное время суток), поскольку общие точки или элементы изображения могут переместиться или могут иметь отличия во внешнем виде (например, разное затенение, обусловленное изменениями в освещении), которые делают трудным сопоставление между такими общими точками или элементами изображений.

Во-вторых, желательно, чтобы аэросъемки выполнялись быстро. Это дает несколько преимуществ, таких как сниженные эксплуатационные затраты и минимизированные задержки, происходящие из неблагоприятных условий окружающей среды или условий топографической съемки местности, таких как ненастная погода. Эффективный способ увеличить захватываемую площадь местности, измеряемую километрами в час, состоит в том, чтобы минимизировать избыточность между частичными фотографиями высокого разрешения, которые впоследствии используются для формирования фотокарт.

По существу, желание увеличить избыточность среди изображений для предоставления возможности точного фотограмметрического позиционирования изображений должно уравновешиваться требованием уменьшать избыточность между фотографиями для выполнения топографических съемок местности с более низкой себестоимостью.

Сбор данных авиационной фотокарты может выполняться пролетом летательного аппарата, оборудованного авиационными устройствами формирования изображений (например, камерами) вдоль плана полета, который включает в себя пролет вдоль относительно прямой траектории, закладывание виража и разворот летательного аппарата, чтобы повернул на 180° для пролета параллельной обратной траектории с некоторым смещением в сторону от исходной траектории, и повторение этой схемы до тех пор, пока не была сфотографирована намеченная зона местности. Как будет пониматься специалистом в данной области техники, изображения или фотографии захватываются с периодическими интервалами вдоль прямой части плана полета для создания фотографий с передним перекрытием, и план полета намечен, из условия чтобы захватываемые изображения имели перекрытие бок о бок.

Перекрытие в изображениях может создаваться некоторым количеством механизмов. Например, система формирования изображений, которая является перемещаемой вдоль оси или обычно движимой над землей в транспортном средстве (например, летательном аппарате), может периодически захватывать изображения. Согласование по времени между захватываемыми изображениями (фотографиями) может быть выполнено, из условия, чтобы фотографии имели перекрытие в направлении движения. Перекрытие, являющееся результатом прямого направления движения, обычно указывается ссылкой как переднее перекрытие. Фотографии, которые снимаются одна за другой в такой системе, и которые имеют вышеупомянутое переднее перекрытие, могут указываться ссылкой как последовательные или смежные фотографии. В плане полета с прямой траекторией и обратной траекторией, боковое перекрытие создается разнесением прямой траектории и обратной траектории, из условия, чтобы изображения, снятые вдоль таких траекторий, имели требуемое перекрытие. Перекрытие, являющееся результатом разнесения прямой и обратной траекторий на траектории полета, обычно указывается ссылкой как боковое перекрытие. В заключение, системы формирования изображений или камеры могут быть скомпонованы в пределах системы захвата изображений, из условия, чтобы они указывали на разные зоны местности внизу, с перекрытием между захваченными изображениями, создаваемым вследствие механической компоновки систем (или камеры) захвата изображений.

Хотя величина переднего и бокового перекрытия может меняться от применения к применению, общее перекрытие современных систем топографической аэросъемки имеет значение 80/30, указывая 80% переднего перекрытия с последовательными фотографиями вдоль линии полета и 30% бокового перекрытия с фотографиями в смежных параллельных линиях полета. В такой конфигурации, захват последовательных изображений во время перемещения вперед на одной линии полета, давал бы в результате всего лишь 20% каждого изображения, содержащего в себе новую информацию. Сбор данных этим способом предоставляет признаку, элементу изображения или общей точке идентифицироваться в пределах приблизительно 5 изображений. В показателях избыточности для вышеупомянутого примера, любая точка, пиксель, набор пикселей, элемент, элемент изображения, объект или признак в такой общей зоне имеет избыточность 4 (исходное плюс четыре или более идентифицируемых изображений таких точки или объекта). По существу, набор последовательных изображений, имеющих перекрытие 80% мог бы считаться имеющим избыточность 4. Вообще, избыточность может быть описана в качестве количества изображений (в наборе изображений), в которых в среднем появляется точка, минус один. Точки, которые захватываются избыточно, могут использоваться или могут не использоваться в качестве элементов изображения, но такие точки или пиксели появляются в многочисленных изображениях в пределах набора. Как будет пониматься специалистом в данной области техники, для высоких значений избыточности, количество изображений, в которых в среднем появляется точка (n), что приближается к избыточности (n-1). Количество избыточной информации в наборах изображений дополнительно увеличивалось бы боковым перекрытием, давая в результате всего лишь около 14% каждого изображения, содержащих в себе новую информацию, и приблизительно 86% информации изображения, являющихся избыточными в показателях заключительной фотокарты. Как будет пониматься специалистом в данной области техники, увеличение перекрытия, будь то переднее перекрытие, боковое перекрытие или перекрытие, сформированное другими операциями или механическими конфигурациями, будет увеличивать избыточность в наборах изображений.

В одном из вариантов осуществления настоящих систем и способов, по меньшей мере две системы/подсистемы формирования изображений используются для захвата обзорных изображений и частичных изображений. В еще одном варианте осуществления, по меньшей мере две системы/подсистемы формирования изображений используются для захвата обзорных изображений на первом уровне разрешения и частичных изображений на втором уровне разрешения, второй уровень разрешения является более высоким (с большими деталями изображения), чем первый уровень разрешения. Как проиллюстрировано на фиг. 1, частичные изображения 122, 124 и 126, захваченные второй системой 120, полностью или частично подпадают под зону захвата обзорного изображения 112, захватываемого первой системой 110. Первая и вторая системы 110 и 120 могут перемещаться, типично, вдоль оси 115 X. Фиг. 5C и 5D иллюстрируют захват частичных и обзорных изображений из плоскости и вдоль типичной траектории полетной топографической съемки местности, соответственно. Изображения собираются, из условия, чтобы значительно перекрытие существовало в обзорных изображениях, но перекрытие в частичных изображениях значительно сокращалось или минимизировалось относительно величины перекрытия в обзорных изображениях. Подобным образом, величина перекрытия частичных изображений в одном или более вариантах осуществления настоящих систем и способов сильно уменьшена относительно изображений, полученных в других традиционных системах формирования изображений фотокарты. Посредством наличия в распоряжении значительной величины перекрытия в обзорных изображениях, высокая избыточность существует в таких изображениях низкого разрешения, такая избыточность используется для обработки изображений, имеющей отношение к формированию фотокарты. Частичные изображения, которые имеют место с требуемым разрешением для фотокарт, имеют гораздо более низкую величину избыточности, таким образом, уменьшая требования к хранению и обработке для таких изображений.

Большие уровни избыточные или перекрытия повышают способность точно рассчитывать внешнее и внутреннее ориентирование для системы камер. Однако, увеличенная избыточность почти совершенно бесполезна при создании заключительной фотокарты, так как захватывается значительно большее количество данных изображения, чем необходимо для создания заключительной фотокарты. Сбор этих излишних данных увеличивает время и затраты, вовлеченные при пролете топографической съемки местности. Например, если традиционная авиационная система формирования изображений подвергается полету на высоте, достаточной для выпуска фотокарты с размером пикселя местности 10 см с использованием перекрытия 80/30, потребовалось бы, чтобы собиралось приблизительно 100 терабайт (Тбайт) данных изображения для формирования заключительной фотокарты, которая имеет значение 14 Тбайт по размеру. По существу, изображения с разрешением пикселя местности будут иметь избыточность около 6 (соответствующую приблизительно всего лишь 14% новой информации в каждом изображении), и такие изображения будут служить для расчета как внешнего, так и внутреннего ориентирования системы камер, а также для формирования заключительной фотокарты.

В качестве альтернативы, использование настоящих способов и систем предоставило бы возможность использования первой системы камер, обеспечивающей размер пикселя местности 100 см с высокой избыточностью (например, 98) с очень малой уникальной зоной, покрываемой на фотографию (приблизительно 1%), и второй системы камер, обеспечивающей высокое разрешение в 10 см с большой уникальной зоной на фотографию 80%. Использование этой технологии и системы потребовало бы около 15 Тбайт для набора фотографий высокой избыточности и около 15 Тбайт для набора фотографий низкой избыточности, ради суммарной потребности хранения менее чем 30 Тбайт. Более того, вследствие высокой избыточности (98) в фотографиях низкого разрешения, постобработка может добиваться более высокой устойчивости (меньшего количества ошибок) и более высокой точности, чем с изображенями более низкой избыточности на более высоком разрешении. Например, если традиционная система имеет среднеквадратическую (RMS) ошибку 0,5 пикселя, абсолютная погрешность на местности имела бы значение 5 см (0,5×10 см). С использованием настоящих способов и систем, фотографии с высокой избыточностью могут давать возможность RMS постобработки в 0,1 пикселя, для абсолютной погрешности на местности 0,1×100=10 см. Это может дополнительно улучшаться определением местоположения высококачественных частичных изображений в пределах изображений с высокой избыточностью, давая в результате возможность добиваться уровней абсолютной погрешности на местности, которые сравнимы с или меньше, чем у предшествующих систем.

В одном из вариантов осуществления, настоящие способы и системы применяют использование многочисленных наборов камер, каждый набор камер потенциально содержит многочисленные камеры. По существу, разрешение не ограничено разрешением современных систем камер. Например, современные системы камер, такие как предлагаемые корпорацией Vexcel, могут иметь разрешение 300 мегапикселей, но это достигается благодаря использованию многочисленных камер, которые установлены на крайне жесткой платформе и предварительно калиброваны. С использованием настоящих способов и систем, можно создать виртуальную систему камер очень высокого разрешения (например, 10 гигапикселей).

Вследствие предъявляющих требования потребностей в топографической аэросъемке местности, системы камер типично строятся по заказу для конкретного применения аэрофотосъемки. Традиционные системы не могут использовать в своих интересах имеющиеся в продаже (COTS) компоненты и, по существу, не могут без труда извлекать преимущество передовой цифровой фотографии, такое как относительно низкая (и все время уменьшающаяся) себестоимость профессиональных камер типа цифровой однообъективной зеркальной фотокамеры (D-SLR). Тяжелый вес и высокая себестоимость систем камер, требуемых с использованием традиционных подходов, провоцируют или требуют использования двухдвигательного турбовинтового летательного аппарата, что дополнительно повышает эксплуатационные затраты, так как такой летательный аппарат является значительно более дорогостоящим для эксплуатации, чем обычный однодвигательный коммерческий летательный аппарат, такой как Cessna 210. В дополнение, использование традиционных общепринятых систем требует заказных модификаций в отношении летательного аппарата для установки камер. В противоположность, настоящие способы и системы, в определенных вариантах осуществления, допускают возможность использовать однодвигательный летательный аппарат, имеющий более низкие эксплуатационные затраты, чем двухдвигательный летательный аппарат, и не требуют модификаций в отношении каркаса летательного аппарата.

С использованием настоящих способов и систем, цифровые изображения высокого разрешения могут захватываться на больших площадях для воздушных или космических топографических съемок местности фотокарт. Время сбора данных может быть значительно сокращено сверх современных систем. По существу, капитальные и эксплуатационные затраты могут быть уменьшены, и полетные топографические съемки местности могут проводиться быстро, когда позволяет погода. В некоторых вариантах осуществления, топографические съемки с высоким разрешением могут захватываться с больших высот, таким образом, уменьшая влияние на управление воздушным движением, давая более ровные условия полета для экипажа полетной топографической съемки местности, и в целом снижая рабочую нагрузку пилота.

Дополнительно, разные типы камер, или камеры, используемые под разными углами, могут использоваться для сбора изображений разных разрешений и с разными степенями избыточности. Например, при сборе данных изображения для фотограмметрических применений, надземные камеры могут использоваться для сбора обзорных изображений с относительно низким разрешением с высокой степенью избыточности, а наклонные камеры могут использоваться для сбора данных высокого разрешения с низкой степенью избыточности. Возможны другие комбинации камер и разрешений/избыточностей, для фотограмметрических применений, а также в других применениях. С использованием настоящих способов и систем, разные типы камер могут комбинироваться для формирования надирных фотокарт, наклонных фотокарт, инфракрасных фотокарт или других комбинаций, как диктуется требованиями к топографической съемке местности.

Хотя описаны в материалах настоящей заявки в качестве систем частичных и обзорных камер, дополнительные наборы камер (или других типов устройств захвата изображений) могут быть включены в состав для формирования каскадов систем захвата изображений, работающих с разными разрешениями и разными величинами избыточности. Получением более высоких степеней избыточности в изображениях более низкого разрешения, чем в изображениях более высокого разрешения, можно иметь надлежащую величину избыточности для обработки изображений (например, пакетной настройки, формирования карт возвышения) наряду с одновременной минимизацией величины избыточности в изображениях более высокого разрешения. Например, способ и система, описанные в материалах настоящей заявки, могут использоваться с тремя наборами камер, первым набором камер, работающих на низком разрешении с высокой избыточностью, вторым набором камер, работающих на среднем разрешении со средней избыточностью, и третьим набором камер, работающих на высоком разрешении с низкой избыточностью. Вообще, каскадирование может выполняться с использованием многочисленных наборов камер, которые захватывают изображения с отличающимися степенями перекрытия, разрешением и/или избыточностью, из условия чтобы результирующие наборы изображений более низкого разрешения имели более высокую избыточность, чем наборы изображений, снятые с более высоким разрешением. Как будет пониматься специалистом в данной области техники, каскад камер может быть расширен до n камер или n наборов камер без ограничений специфичными физическими компоновками. Каскад камер может вырабатывать изображения со спектрами разрешений, совместимые с избыточностью, являющейся более низкой в изображениях более высокого разрешения. Набор камер, организованный линейным образом, в массиве (формате строк и столбцов) или иерархии увеличений, может считаться организованным каскадным образом, когда результатом является множетво захваченных изображений, имеющих разные разрешения на местности. В качестве примера, набор из четырех камер, скомпонованных в качестве массива, может быть организован каскадным образом посредством захвата изображений с разными разрешениями на местности, или при разных разрешениях на местности с разными увеличениями. Если камеры организованы, чтобы покрывать одни и те же или перекрывающиеся зоны местности, будут избыточные данные изображения между захваченными изображениями.

Как понимается специалистом в данной области техники, после того, как изображения были захвачены, благодаря этим способам или способам предшествующего уровня техники, они могут обрабатываться с использованием инструментальных средств фотограмметрии, для того чтобы создавать некоторое количество применений, таких как фотокарты или цифровые карты возвышений. Обычные программно реализованные программы, используемые для такой обработки, включают в себя, но не в качестве ограничения, одну или более из следующих программ: программное обеспечение триангуляции Match-AT, продаваемое компанией Inpho Corporation; программное обеспечение картографирования, продаваемое под товарным знаком Socet Set® от BAE Systems®; программное обеспечение Socet Set®, которое интегрируется с программным обеспечением фотограмметрической пакетной настройки, продаваемым в качестве BINGO от GIP mbH; и программное обеспечение обработки изображений ERDAS ER Mapper, продаваемое ERDAS®. Дополнительно, широкое многообразие программного обеспечения обработки изображений и триангуляции, продаваемого многообразием поставщиков, может использоваться для обработки данных.

Системы/подсистемы формирования изображений для захвата обзорных и частичных изображений могут быть совместно расположены на пригодном транспортном средстве для захвата изображений (например, летательном аппарате, космическом корабле, подводной лодке, неуправляемом аэростате) или могут быть расположены на отдельных платформах. В нескольких вариантах осуществления, системы формирования обзорных и частичных изображений совместно расположены в корпусе (например, подвеске), которая присоединяется к небольшому летательному аппарату. В одном или более вариантов осуществления, обзорные и частичные изображения захватываются по существу одновременно. Сигнал захвата изображения может вырабатываться из системы/подсистемы синхронизации (например, системного контроллера), который содействует почти одновременному захвату частичных и обзорных изображений.

В одном или более вариантов осуществления настоящих систем и способов, обзорные изображения собираются, из условия чтобы было перекрытие последовательно захваченных обзорных изображений (в дальнейшем, указываемых ссылкой как последовательные обзорные изображения), большее чем или равное 50% в переднем направлении. В альтернативном варианте осуществления, перекрытие последовательных обзорных изображений в переднем направлении имеет значение по меньшей мере 90%. В одном из вариантов осуществления, перекрытие последовательных частичных изображений в переднем направлении находится в диапазоне от 0% до 20%. Другие варианты осуществления с другими комбинациями перекрытия возможны, как будет пониматься специалистом в данной области техники, и совместимы с обладанием степенью перекрытия в последовательных частичных изображениях, значительно более низкой, чем степень перекрытия в последовательных обзорных изображениях.

В одном из вариантов осуществления настоящих способов и систем, первая система захвата изображений используется для захвата обзорного изображения обзорной зоны наряду с тем, что вторая система захвата изображений захватывает, в по существу тот же самый момент времени, частичное изображение по меньшей мере участка обзорной зоны, с избыточностью, существующей между обзорными изображениями, и избыточностью, существующей между частичными изображениями.

В показателях избыточности, в одном из вариантов осуществления, избыточность в обзорных изображениях является большей, чем 10, тогда как избыточность в частичных изображениях является меньшей чем или равной 10. В еще одном варианте осуществления, избыточность в частичных изображениях приближается к нулю. В еще одном другом варианте осуществления, избыточность частичных изображений иногда является меньшим, чем ноль, (отрицательным), указывая промежутки в захваченных изображениях. Вследствие высокой избыточности в обзорных изображениях, промежутки в частичных изображениях могут воссоздаваться или заполняться благодаря обработке последовательных изображений.

Как будет приниматься во внимание специалистом в данной области техники, степень избыточности может меняться в зависимости от режима работы или условий, в которых собираются изображения. При плохой видимости или быстро изменяющихся режимах работы, степени избыточности будет необходимо быть крайне высокой. Например, в туманных/запыленных условиях, или в подводных применениях, решение может смещаться к большей избыточности. Это может достигаться благодаря различным механизмам, в том числе, использованию большего количества обзорных камер, или посредством наличия в распоряжении более частого захвата изображений (даже приближающегося к частотам кадров видеосъемки). В случае подводных применений, многочисленные датчики 270°, работающие на близкой к видеосъемке частоте, могли бы использоваться для сбора изображений обзорного типа с очень высокой избыточностью наряду с тем, что одиночная камера могла бы использоваться для съемки изображений очень высокого разрешения/низкой избыточности. Наоборот, в режиме работы, который меньше меняется со временем (например, наблюдение всей планеты из космоса), степень избыточности в обзорных изображениях могла бы быть уменьшена.

В одном из применений, обзорные и частичные изображения собираются одновременно, отсюда, гарантируя, что избыточные изображения содержать в себе достаточное количество потенциальных общих признаков, общих элементов, общих точек или элементов изображения, и минимизируя эффекты перемещений объектов или изменений в освещении. В еще одном варианте осуществления, обзорные и частичные изображения захватываются из приблизительно одного и того же местоположения. В еще одном другом варианте осуществления, обзорные и частичные изображения захватываются одновременно из приблизительно одного и того же местоположения.

В одном или более вариантов осуществления настоящих системы и способов, системы/подсистемы захвата изображений используют цифровые камеры. В одном или более вариантов осуществления, цифровые камеры являются основанными на КМОП камерами или датчиками. В альтернативном варианте осуществления, используется щеточный датчик большого охвата, а в еще одном другом варианте осуществления, щеточный датчик малого охвата используется для захвата изображений. Могут использоваться другие механизмы для захвата изображений как обзорных, так и частичных изображений, в том числе, но не в качестве ограничения, аналоговые пленочные системы, точечные или линейные сканеры, матрицы формирования сигналов изображения на ПЗС (приборах с зарядовой связью, CCD), другие основанные на III-V или II-VI устройства формирования изображений, ультразвуковые формирователи изображений, инфракрасные (термографические) формирователи изображений. Формирователи изображений действуют на основе приема электромагнитных излучений и могут работать в инфракрасном, видимом или других частях электромагнитного спектра. Широкоформатная или сложная линза, множественный детектор или системы множественного детектора/сложной линзы, такие как описанные в патенте США под № 7,009,638 на Грубера и других и патенте США под № 5,757,423 на Танаку и других, полные раскрытия которых включены в материалы настоящей заявки посредством ссылки, также могут использоваться для захвата обзорных или частичных изображений. Дополнительно, многочисленные системы сбора изображений, такие как многокамерная интегрированная цифровая система сбора данных MIDAS), предлагаемая корпорацией TRACK'AIR, и другие системы, сконфигурированные для выдачи частичных метрических наклонных видов, могут быть переняты для и включены в настоящие способы и системы.

В одном или более вариантов осуществления настоящих системы и способов, система/подсистема синхронизации используется для формирования сигналов захвата изображений, которые подаются в системы/подсистемы захвата изображений и вызывают захват обзорных и частичных изображений. В одном или более вариантов осуществления, система/подсистема синхронизации основана на микроконтроллере или микропроцессоре с надлежащим программным обеспечением, микропрограммным обеспечением и сопутствующими аппаратными средствами для формирования электронных или оптических сигналов, которые могут передаваться через кабельную сеть или через пространство (например, беспроводным образом) в системы/подсистемы захвата изображений. В качестве альтернативы, специализированное электронное аппаратное устройство, работающее вместе с навигационной системой, такой как основанная на GPS навигационная система, или в одиночку, может действовать в качестве системы/подсистемы синхронизации для формирования сигналов захвата изображений. В одном или более вариантов осуществления, сигналы захвата изображений формируются в системном контроллере в виде компьютера (например, портативного компьютера или компьютера повышенной защищенности) и принимаются цифровыми камерами, которые образуют системы формирования изображений для обзорных и частичных камер. Есть обязательно присущая асимметрия в передаче сигналов по кабелям (типично, имеющих разные длины) и задержках, присущих цифровым камерам, так что есть отклонения фактического времени захвата изображений, хотя использование одного или более синхронизированных сигналов захвата изображений имеет следствием по существу одновременный захват изображений.

В одном или более вариантах осуществления, сигнал захвата изображений является односторонним сигналом, происходящим из системы/подсистемы синхронизации, и не нужны никакие обратные сигналы из систем/подсистем захвата изображений. Подобным образом, данные захвата изображений могут сохраняться локально в устройствах формирования изображений (например, цифровых камерах), и никаким данным изображений не нужно возвращаться из устройств формирования изображений в контроллер или другие устройства хранения данных. Хранилище данных, используемое для сохранения изображений, включает в себя, но не в качестве ограничения: устройства твердотельной памяти, такие как флэш-память, статическое оперативное запоминающее устройство (статическое ОЗУ, SRAM), динамическое оперативное запоминающее устройство (DRAM); магнитные запоминающие устройства, в том числе, но не в качестве ограничения, ленты, магнитные барабаны, память на магнитных сердечниках, память на петлевых магнитных сердечниках, тонкопленочную память, твисторную память и память на цилиндрических магнитных доменах; электромагнитные запоминающие устройства, в том числе, но не в качестве ограничения, накопители на жестких дисках или дисковые приводы и приводы гибких дисков; оптические запоминающие устройства, в том числе, но не в качестве ограничения, фотопленку, голографические устройства памяти и голограммы, и оптические диски; и магнитооптические приводы и устройства хранения данных.

Фиг. 1 - структурная схема примерной системы 100, совместимой с некоторыми аспектами, имеющими отношение к настоящим способам и системам. Со ссылкой на фиг. 1, система 100 может содержать первую систему 110, которая получает по меньшей мере одно обзорное изображение 112, и вторую систему 120, которая получает частичные изображения 122, 123, 126. Система может быть ориентирована в системе координат x-y, как проиллюстрировано на фиг. 1 и в соответствии с осью 115 x и осью 114 y. В одном из вариантов осуществления, устройства захвата изображений (например, камеры) выполнены с возможностью за