[发明专利]光学遥感卫星图像地面处理提升试验系统

说明书

技术领域

本发明属于光学遥感图像处理、分析与评价技术领域，具体涉及一种光学遥感卫星图像地面处理提升试验系统。

背景技术

对于光学遥感成像系统而言，通常采用图像复原处理的方法消除相机光学系统、探测器、成像电子学以及卫星平台环境和大气路径等因素引起的图像模糊、噪声等像质退化，对充分发挥图像的应用效能具有重要意义和实际工程应用价值。国外已将地面的图像处理作为遥感全链路成像系统设计的有机和重要组成环节，充分结合复原处理进行主要链路环节的匹配优化与设计，实现了相机设计传递函数较低的情况下，采用后续处理保证最终的图像质量，复原后图像奈奎斯特频率处的传递函数(MTF_N)值提高70%以上，使系统研制难度和成本大大降低。从现有文献看，图像处理算法的研究很多，算法研究中为了最大程度提升算法的处理性能，通常结合逐点计算、多次迭代等思想建立处理模型与方法，这就必然导致算法十分复杂，特别是处理大尺寸的高分辨率光学遥感卫星图像时计算量巨大，因此在工程实际应用中一般采用图形处理器(GPU)、现场可编程门阵列(FPGA)和多个数字信号处理器(DSP)等硬件平台，对算法进行工程化实现与加速，并研制相应的图像处理原理样机。

因此，急需搭建一套包含数据发送、全数字图像处理提升工作站、图像处理提升处理机、处理提升性能评估工作站的地面图像处理提升试验系统，该系统对于算法的处理性能评估、算法优化设计及其实际工程应用具有重要的理论指导意义与工程应用价值。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中存在的上述问题，提供一套光学遥感卫星图像地面处理提升试验系统，用户可通过管控参数选择全数字图像处理提升工作站或图像处理提升处理机运行图像处理算法。其中全数字图像处理提升工作站采用处理算法软件平台的全数字工作模式进行处理，图像处理提升处理机采用算法工程化加速硬件处理平台的半物理工作模式进行处理。利用该系统可实现光学遥感卫星图像处理算法软件、处理机功能与性能分析、评价及处理机关键模块的测试与验证，并支持算法的应用边界与优化研究。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种光学遥感卫星图像地面处理提升试验系统，所述试验系统包括数据发送工作站、全数字图像处理提升工作站、图像处理提升处理机、处理提升性能评估工作站和以太网交换机；所述以太网交换机用于提供数据发送工作站、全数字图像处理提升工作站、图像处理提升处理机、处理提升性能评估工作站之间的以太网连接。

本发明相对于现有技术的有益效果是：

（1）本发明针对图像处理算法及其工程实现算法的处理性能分析、关键模块性能测试、验证与评估的需求，搭建了一套光学遥感卫星图像地面处理提升试验系统，该系统包含了图像与辅助数据发送、图像特性提取、图像处理和处理算法性能评估等功能，而且可支持图像的全数字的算法软件处理和半物理的处理机硬件处理两种工作模式，具备数据存储与发送、图像处理算法软件与处理机硬件系统性能分析与评价以及处理机关键模块性能测试与验证等功能，并且能够支持处理算法的应用边界与优化研究。

（2）本发明光学遥感卫星图像地面处理提升试验系统包含处理提升性能评估工作站，具备图像传递函数的处理提升性能、图像信噪比的处理提升性能、信息保真性能、伪像抑制性能等评估能力，评估指标体系完整全面，能够全面地反映图像处理算法软件与工程样机硬件系统的图像质量综合处理提升能力，并更加全面、有效地指导处理算法的设计、验证和评估工作。

（3）图像处理提升处理机通过采用基于GPU、FPGA和多个DSP的复合式处理平台替换传统的CPU或DSP处理平台进行算法加速。从系统层面对算法进行全局优化与工程化，可在10秒内完成对分辨率的退化图像进行像质增强处理。硬件平台通过高速PCIE总线与各处理板连接，可实现设备内图像数据并行、流水、实时处理。

（4）系统的输入、输出接口采用万兆以太网接口，通信速率达10Gbps，可实现大尺寸高分辨率图像的高速数传，对于面向未来高分辨率光学遥感卫星图像的地面处理提升试验具有工程应用价值；系统可按用户需求实现图像复原与重建、图像压缩、图像分割等多种图像处理算法的分析、验证和评估，可扩展性强；系统中的各个组成部件均采用最优的高性能产品，能够保证系统的高效运作。

附图说明

图1是本发明的光学遥感卫星图像地面处理提升试验系统结构示意图；

图2是本发明的光学遥感卫星图像地面处理提升试验系统图像处理提升处理机组成示意图；