[发明专利]多源卫星图像实时在线处理技术方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及计算机网络、多线程、并行和图像处理技术，具体地说，就是以计算机并行技术和图像处理技术为基础，以计算机网络和多线程技术为辅助对多源卫星图像进行实时在线处理。 

背景技术

在各行各业的计算处理中，实时处理是大势所趋，实时处理中最关键的技术是计算机并行技术。实现计算机并行的技术有很多，其中最主要有数据并行和任务并行，数据并行技术主要是将数据分块，按块进行并行处理，之后将分块数据进行合并；任务并行技术是将本来顺序执行或者不同的执行顺序，通过一定的变换后同时执行；数据并行和任务并行没有明显的区分界限，有些既可以归为数据并行也可以归为任务并行。卫星图像具有数据量大，处理时间长的特点，并且进行卫星图像的实时在线处理又是很多行业应用的迫切需求；同时很多应用都需要多源卫星图像数据的联合，所以进行多源卫星图像实时处理是这些应用的基础。目前，尚没有关于多源卫星实时在线处理的文献报道。 

发明内容

本发明公开一种技术方法及装置，综合使用计算机网络技术，计算机并行技术，计算机多线程技术以及图像处理技术进行实时在线卫星图像处理。 

本发明的基本思路为：首先在高速网络上接收数据包，并将接收到的数据包组织成图像；然后对组织好的图像数据进行解析，并对解析后的图像进行存储格式转换和处理；继而对处理后的图像数据进行压缩；最后将压缩后的图像数据分包发送回高速网络。 

本发明实现的多源卫星图像实时在线处理系统的技术方案，流程如图1所示，具体包含如下步骤： 

A数据接收：实时接收高速网络中的卫星图像数据包，并进行实时组包，形成完整的图像； 

B图像处理，完成图像解析、图像存储格式转换、图像去噪、图像自适应增强等功能； 

C图像压缩，完成图像的实时在线无损压缩； 

D图像发送，将压缩后的图像数据进行分包，并通过高速网络发送出去。 

上述实施步骤的特征在于： 

步骤A数据接收，可动态设置接收卫星图像类型的数量，系统根据设置值初始化相同数量的卫星图像数据包链表和组包线程；数据包和卫星图像数据包链表都包含卫星图像类型标志，系统根据接收到数据包的卫星图像类型标志将数据包加入到对应的卫星图像数据包链表 中。组包时每个线程都锁住自己处理的卫星图像数据包链表，防止新插入数据包破坏卫星图像数据包链表的整体结构；每个线程只负责对自己内部的卫星图像数据包链表进行组包，各线程之间没有关联。 

步骤B图像处理，进行图像解析时需要获取图像各类属性信息，包括：数据格式、图像宽高、图像分辨率、图像卫星类型、图像元数据。卫星图像进行解析时设置一次解析的数据量为卫星图像位数和中央处理器缓存大小的公倍数；同时，完成图像存储格式转换，将特殊以10位存储数据格式的卫星图像转换成16位格式存储的的卫星图像；卫星图像去噪、图像自适应增强处理算法全部采用OpenMP(Open Multi-Processing开放多处理)技术进行分块并行化改造，分块技术采用按行分块的模式。 

步骤C图像压缩，对分块处理后的卫星图像使用OpenMP技术进行并行压缩，压缩算法采用哈弗曼无损压缩算法。 

步骤D图像发送，卫星图像发送时采用分包发送的策略，将卫星图像分为N包，其前N-1包大小相等，第N包为前N-1发送完后剩余的数据。 

相应的，一种多源卫星图像实时在线处理装置，包括： 

图像接收单元，用于实时接收高速网络发来的图像数据包，并进行实时组包，形成完整的图像。 

图像处理单元，用于完成在线的实时图像处理，主要包括：图像解析、图像数据存储格式转换功能、图像去噪、图像自适应增强。 

图像压缩单元，用于完成图像的实时在线无损压缩。 

图像发送单元，用于将压缩后的图像数据进行分包，并通过高速网络发送出去。 

此外，还包括了给本装置发送数据的模拟发送单元和接收本装置发送数据的模拟接收单元。 

本发明的优点是：通过使用计算机多线程技术，将不同卫星图像组包处理放在不同的线程中，可以增加同时接收组包的卫星图像类型数，提高了总的数据包吞吐率；使用OpenMP技术对图像处理和图像压缩算法进行并行化改造，大大提高了卫星图像处理和压缩速度；图像解析时，充分利用图像数据位数和中央处理器缓存的大小，有效增加缓存的命中率，提高了图像解析的速度；该方法实现简单，易于移植。 

附图说明

图1多源卫星图像实时在线处理系统流程图