[發明專利]基于特性參數相關性的衛星圖像自動判讀系統和方法

有效

• 申請號: 201510067452.6
• 申請日: 2015-02-09
• 公開（公告）號: CN104680138B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 倪琳娜;趙利民;劉勇;張英輝;楊黎;彭虧
• 申請（專利權）人: 北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心11120
• 代理人: 溫子云,仇蕾安

技術領域

本發明涉及衛星光學載荷測試領域，具體涉及一種基于特性參數相關性的衛星圖像自動判讀系統和應用該判讀系統的判讀方法。

背景技術

對于高分辨率遙感衛星來說，系統成像質量是其最核心的指標。整星系統級驗證過程中，通過對圖像測試數據的判讀來確定系統成像指標是否達到設計預期。因此，圖像測試數據判讀是高分辨率遙感衛星研制過程的關鍵活動之一。

隨著技術的發展，遙感衛星分辨率越來越高，從而導致圖像測試數據并行路數越來越多，數據速率越來越高，數據量越來越大。目前，典型的遙感衛星圖像數據可達8～10路，每路10分鐘成像數據量可達數十GB。另外，由于遙感衛星任務及其星上載荷設計差異，不同遙感衛星圖像數據格式存在一定的差異性。因此，高分辨率遙感衛星圖像測試數據判讀需解決高速率、大數據量、多樣化格式數據的實時判讀問題。

目前，遙感衛星圖像測試數據自動判讀法主要針對特定衛星進行專項開發，不具備通用性，且受限于判讀速度，自動判讀多為離線判讀，不具有實時性，圖像測試數據判讀效率低。以某遙感衛星為例，其采用模板比對法進行圖像自動判讀，即設置一幅固定模板圖像與接收圖像進行逐幅面像元灰度值比對判讀，該判讀方法存在兩個缺陷：第一，遙感衛星圖像數據量大，逐幅面逐像元比對效率低，一般星上下傳10分鐘圖像數據需兩個小時才能完全判讀完畢；第二，圖像測試數據判讀過于依賴模板，當待判讀圖像數據特性發生變化時，如相機定標測試、調制傳遞函數測試時，需更換模板圖像。

因此，研究一種通用化的、采用圖像測試數據自身特征進行實時自動、全幅面覆蓋判讀的高速海量圖像數據判讀系統，提高遙感衛星圖像測試數據整星級的測試判讀效率和判讀質量，是非常必要的。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于特性參數相關性的衛星圖像自動判讀系統和方法，通過高速海量圖像數據特性參數相關性比對判讀方法，實現了遙感衛星圖像數據實時的、自動的、全幅面覆蓋判讀，同時能夠解決多樣化格式數據的實時判讀問題。

為了解決上述技術問題，本發明是這樣實現的：

該基于特性參數相關性的衛星圖像自動判讀系統，包括格式化處理單元、完整性檢測單元、特性參數計算單元、特性參數相關性對比單元、異常診斷單元、判讀結果顯示單元、閾值計算單元、特性參數算法庫和閾值算法庫；

該系統實現由兩個通用服務器實現，第一通用服務器采用軟件實現所述格式化處理單元和完整性檢測單元，第二通用服務器采用軟件實現判讀結果顯示單元，其他組成單元均在第一通用服務器中采用FPGA硬件實現；

所述格式化處理單元，用于將來自前級設備的待判讀的圖像數據包解包后進行統一的格式化處理，即打包為通用格式的數據幀，每一幀包含圖像數據中的一行，將數據幀發送給完整性檢測單元和判讀結果顯示單元；每一幀數據依次包含如下字段：幀頭、圖像數據載荷標識、圖像幅號、圖像行計數、圖像量化位數、圖像幅寬、圖像幅高、輔助數據長度、圖像數據長度、輔助數據本身和圖像數據本身；所述第一通用服務器中各單元之間交互圖像數據時均采用所述通用格式的數據幀；

所述完整性檢測單元，用于解析通用格式的數據幀，識別圖像數據的完整性，即檢測圖像數據的行連續性和幅連續性；當檢測出圖像幅號或圖像行計數不連續時，將完整性檢測結果上報至判讀結果顯示單元，同時出現異常的整幅圖像不參與后續單元的處理；對于通過完整性檢測的圖像數據，將對應的數據幀發送給特性參數計算單元和閾值計算單元，同時將完整性檢測結果上報至判讀結果顯示單元；

所述特性參數計算單元，用于接收并暫存當前幅圖像的數據幀；解析數據幀，利用特性參數算法庫中存儲的算法，計算當前幅圖像數據的直方圖，將當前幅圖像的數據幀和計算得到的直方圖傳遞給特性參數相關性對比單元；在接收到當前幅圖像正常的指示后，將暫存的當前幅圖像的數據幀刪除；在接收到當前幅圖像異常的指示后，利用暫存的當前幅圖像的數據幀，對異常圖像幅面進行各圖像像元c的相鄰域灰度均值L_p(c)的遍歷運算，將計算結果發送給特性參數相關性對比單元，然后將暫存的當前幅圖像的數據幀刪除；