[发明专利]基于特征配准的速率受限的遥感图像传输系统

摘要

基于特征配准的传输速率受限的遥感图像传输系统属于遥感图像传输技术领域，其特征在于，是一种由遥感用航天器、速率受限的空天传输链路及地面遥感控制站共同构成以用于下传基于先验信息的图像传输系统，所述先验信息是指按具体应用需求分类、以地理信息或实时遥感图像特征值及其坐标为索引、经通用遥感图像处理算法得到的基准图像及其特征值和坐标，遥感用航天器通过特征匹配算法提取实时遥感图像与基准图像的配准信息，通过图像校正方程生成参考图像，从遥感图像和参考图像中取得增量信息，下传到地面控制站，从地面先验信息数据库取得基准图像，反向求取，依次得到参考图像和重建的遥感图像，本发明解决了受限空天传输能力下的数据下传问题。

主权项

基于特征配准的传输速率受限的遥感图像传输系统，其特征在于，是在一个由遥感用航天器、传输速率受限的空天传输链路以及遥感用地面控制站共同构成的基于先验信息的遥感图像传输系统，其中：遥感用航天器，其中的中央控制计算机内，设置有：至少一组遥感图像采集设备、至少一个基于特征的遥感图像配准单元、至少一个基于特征配准信息的低速率遥感图像编码单元以及控制器，还连接着至少一个第一先验信息数据库，其中：第一先验信息数据库，设有：包括具体应用需求和遥感对象地理信息在内的检索请求类型的输入端，预置有二层检索数据索引：基于地理信息的数据索引和基于实时遥感图像特征的数据索引，所述基于地理信息的数据索引包括：具体应用需求→地理信息→作为先验信息的基准遥感图像→基准遥感图像的图像特征，所述基于遥感图像特征的数据索引包括：具体应用请求→实时遥感图像的图像特征→基准遥感图像的图像特征→基准遥感图像，所述具体应用需求至少包括：资源监测、气候监测和军事情报，还设有：对应于检索请求的基准遥感图像及其图像特征；控制器，设有：遥感控制指令输入端，通过所述空天传输链路输入来自所述遥感用地面控制站发来的遥感控制指令，包括：具体应用请求和遥感对象的地理信息，还设有遥感指令输出端；遥感图像采集设备，设有：遥感指令输入端，接收来自所述控制器输出的遥感指令，包括：具体应用需求、遥感对象地理信息和遥感命令，还设有：遥感数据输入端，输入以矩阵数组或高维数组表述的实时遥感图像的像素点信息，同时，向所述基于特征的遥感图像配准单元和基于特征配准信息的低速率遥感图像编码单元输出加注有具体应用需求和遥感对象地理信息的实时遥感图像的像素点信息以及包括拍摄位置及姿态信息、分辨率、镜头参数、光谱参数以及传感器量化精度在内的遥感参数；基于特征的遥感图像配准单元，设有：图像特征提取模块和图像特征匹配模块，其中：图像特征提取模块，从所述遥感图像采集设备输入所述的实时遥感图像的像素点信息，并从设定的具体应用需求——遥感图像特征提取算法的映射表中获得对应的遥感图像特征提取算法，得到所述实时遥感图像的图像特征，包括：以高维向量簇形式描述的特征点及其坐标，并把结果输入所属的图像特征配准模块，同时又以包括具体应用需求、遥感对象的地理信息以及实时遥感图像的图像特征在内的检索请求形式输入到所述先验信息数据库中；图像特征匹配模块，设有：来自所述图像特征提取模块的所述实时遥感图像的图像特征的输入端以及来自所述第一先验信息数据库的基准遥感图像以及对应的图像特征，图像特征是以高维向量簇形式描述的特征点及其坐标，并从预置的具体应用需求——遥感图像特征匹配算法映射表中选取对应的特征匹配算法进行匹配，进行双方特征点坐标的匹配，并把配准信息及对应的基准遥感图像输出到所述基于特征匹配信息的低速率遥感图像编码单元中，配 准信息以结构体形式进行组织，包括有：以字符串形式表述的基准遥感图像索引编码、以二维数组形式表述的由特征点坐标匹配结果导出的射影变换矩阵、以一维数组形式表述的实时遥感图像的灰度分布函数、以一维数组形式组织的零个、一个或多个辅助校正参数点对信息；基于特征配准信息的低速率遥感图像编码单元，设有：图像校正模块、增量信息提取模块以及数据编码模块，依次按以下步骤生成输入到所述控制器的发送数据：第一步，图像校正模块输入所述配准信息、所述基准图像及其图像特征、所述实时遥感图像及其图像特征，根据配准信息建立图像校正方程，并对基准数据进行畸变校正及变换，减少所述基准图像数据与实时遥感图像数据之间的空间畸变和光照畸变，把点对基准图像校正后得到的图像作为参考图像；第二步，增量信息提取模块，输入所述遥感图像数据与参考图像数据，在设定的欧几里德空间下，通过差分方法提取欧几里德空间的坐标增量信息，所述增量信息由高维数组形式组织，高维数组包含三个维度，第一维度与第二维度由所述实时遥感图像的空间尺度维度确定，第三维度由差分方法提取得到的增量数据的二进制表示形式的不同数据位确定；第三步，数据编码模块，输入所述配准信息、增量信息、图像校正方程以及实时遥感图像特征信息，经过编码生成二进制码流，送往所述控制器，经加注具体应用需求以及地理信息标志后，经所述速率受限的空天链路后下送至所述遥感图像地面控制站；遥感图像地面控制站，其中的地面控制计算机内，设有：一个基于特征配准信息的低速率遥感图像解码单元，其中还连接一个与所述第一先验信息数据库完全相同的第二先验信息数据库，其中：地面控制计算机，设有：基于特征配准信息的低速率遥感图像解码单元，在收到从所述速率受限的空天传输链路通过天线输入的所述二进制码流后，按下述步骤得到所述实时遥感图像及其特征信息：第a步，解码模块对输入的二进制码流进行结构化的数据解码，得到输入基准图像解析模块的所述实时遥感图像特征信息、图像配准信息，得到输入图像校正模块的图像校正方程，得到输入基于增量信息的图像重建模块的增量信息以及解码日志；第b步，基准图像解析模块根据所述实时遥感图像特征信息及配准信息，从所述第二先验信息数据库中检索出对应的基准图像及图像特征，输入图像校正模块；第c步，图像校正模块，根据所述图像校正方程，以所述基准图像及其特征为基础，用图像校正方程进行校正变换，得到参考图像；第d步，基于增量信息的图像重建模块，输入所述参考图像和增量信息，使用与所述增量信息提取模块相对应的方法，重建实时遥感图像及其图像特征信息。