[发明专利]基于特性参数相关性的卫星图像自动判读系统和方法

摘要

本发明公开了一种基于特性参数相关性的卫星图像自动判读方法及系统，在图像数据判读前先格式化处理为判读系统的通用化格式，采用图像数据特性参数相关性比对判读算法，对格式化后的图像数据进行全幅面实时自动判读，实现了各遥感卫星不同格式图像数据的通用化判读；本发明采用图像数据特性参数相关性比对算法包括直方图相似度比对和相邻域值比对检测两种。直方图相似度比对算法用于图像数据幅面之间的差异性判读，当检测出某幅图像异常时，采用相邻域值比对算法对图像进行幅面内异常检测，确定图像异常准确位置，实现了遥感卫星图像数据实时的、自动的、全幅面覆盖判读。

主权项

一种基于特性参数相关性的卫星图像自动判读系统，其特征在于，该系统包括格式化处理单元、完整性检测单元、特性参数计算单元、特性参数相关性对比单元、异常诊断单元、判读结果显示单元、阈值计算单元、特性参数算法库和阈值算法库；该系统实现由两个通用服务器实现，第一通用服务器采用软件实现所述格式化处理单元和完整性检测单元，第二通用服务器采用软件实现判读结果显示单元，其他组成单元均在第一通用服务器中采用FPGA硬件实现；所述格式化处理单元，用于将来自前级设备的待判读的图像数据包解包后进行统一的格式化处理，即打包为通用格式的数据帧，每一帧包含图像数据中的一行，将数据帧发送给完整性检测单元和判读结果显示单元；每一帧数据依次包含如下字段：帧头、图像数据载荷标识、图像幅号、图像行计数、图像量化位数、图像幅宽、图像幅高、辅助数据长度、图像数据长度、辅助数据本身和图像数据本身；所述第一通用服务器中各单元之间交互图像数据时均采用所述通用格式的数据帧；所述完整性检测单元，用于解析通用格式的数据帧，识别图像数据的完整性，即检测图像数据的行连续性和幅连续性；当检测出图像幅号或图像行计数不连续时，将完整性检测结果上报至判读结果显示单元，同时出现异常的整幅图像不参与后续单元的处理；对于通过完整性检测的图像数据，将对应的数据帧发送给特性参数计算单元和阈值计算单元，同时将完整性检测结果上报至判读结果显示单元；所述特性参数计算单元，用于接收并暂存当前幅图像的数据帧；解析数据帧，利用特性参数算法库中存储的算法，计算当前幅图像数据的直方图，将当前幅图像的数据帧和计算得到的直方图传递给特性参数相关性对比单元；在接收到当前幅图像正常的指示后，将暂存的当前幅图像的数据帧删除；在接收到当前幅图像异常的指示后，利用暂存的当前幅图像的数据帧，对异常图像幅面进行各图像像元c的相邻域灰度均值Lp(c)的遍历运算，将计算结果发送给特性参数相关性对比单元，然后将暂存的当前幅图像的数据帧删除；所述特性参数相关性对比单元，用于接收并存储当前幅图像的数据帧和直方图；计算当前幅图像数据与前一幅图像数据的直方图相似度，将计算得到的直方图相似度传递给异常诊断单元；在接收到当前幅图像正常的指示后，将暂存的当前幅图像数据删除；在接收到当前幅图像异常的指示后，利用存储的当前幅图像的数据帧，对异常图像幅面进行各图像像元c的灰度值与其相邻域灰度均值Lp(c)的差值err(c)的遍历计算，将计算结果发送给异常诊断单元，然后将存储的当前幅图像的数据帧删除；所述阈值计算单元，用于接收并暂存当前幅图像的数据帧，利用当前幅图像的数据帧和阈值算法库中存储的算法，计算用于直方图相似度比对的判读阈值T1，将计算得到的判读阈值T1传递给异常诊断单元；在接收到当前幅图像正常的指示后，将暂存的当前幅图像的数据帧删除；在接收到当前幅图像异常的指示后，计算用于图像像元相邻域值比对的判读阈值T2，并传递给异常诊断单元，然后将暂存的当前幅图像的数据帧删除；所述异常诊断单元，用于将特性参数相关性对比单元计算的直方图相似度与所述判读阈值T1进行比较，当直方图相似度与判读阈值T1的差值在设定的允许范围ΔE1以内，则给出当前幅图像数据正常的指示至特性参数计算单元、特性参数相关性对比单元和阈值计算单元；进行下一幅图像数据的判读，并输出图像判读结果至判读结果显示单元；当直方图相似度与判读阈值T1的差值不在设定的允许范围ΔE1以内，则异常诊断单元给出当前幅图像数据异常的指示至特性参数计算单元、特性参数相关性对比单元和阈值计算单元，将特性参数相关性对比单元反馈的异常图像幅面内每个像元的差值err(c)与判读阈值T2进行比较，当差值err(c)与判读阈值T2的差值在设定的允许范围ΔE2以内，则判定图像像元c正常，反之则图像像元c异常，将异常像元的位置输出给判读结果显示单元；判读结果显示单元，用于将图像数据、完整性检测结果和图像判读结果进行界面显示；对于图像数据，根据所接收的数据帧将判读系统获取到的全部图像数据进行显示；对于完整性检测结果和图像判读结果，异常信息包括完整性检测时的图像异常幅号、异常行计数、以及图像本身内容异常时的异常像元位置。