一种多核并行SAR图像变化信息实时提取方法技术

本发明专利技术涉及一种多核并行SAR图像变化信息实时提取方法，包括：判断是否有基准图索引，若判断结果为是，则进入下一步，否则，向记录仪申请基准图索引列表后进入下一步；通过解读SAR图像头文件判断任务类别，若为基准图任务，则将该接收的SAR实时图像生成基准图，更新基准图索引；若为变化信息实时提取任务，则根据基准图索引查找与之匹配的基准图，向记录仪申请相应的基准图进行变化检测处理。本发明专利技术还公开了一种多核并行SAR图像变化信息实时提取装置。本发明专利技术通过图像配准将基准图像和待检测图像关联起来，然后将基准图像作为先验信息，对待检测图像中的感兴趣的信息进行提取，能够提取监视区域的人工目标，摒弃冗余信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及合成孔径雷达图像处理
，尤其是一种多核并行SAR图像变化信息实时提取方法及装置。
技术介绍
SAR(Synthetic Aperture Radar，合成孔径雷达)是一种高分辨力的成像雷达，具有全天候、全天时、强穿透的工作能力。目前，SAR成像技术广泛应用于地球遥感、海洋研宄、资源勘探、灾情预报和军事侦察等领域。SAR图像变化信息实时提取具有广阔的应用背景。利用实时处理技术，通过对同一地区不同时间段SAR图像的对比，可实时了解战场态势、监控并预判敌方行动、打击效果评估、土地利用分析、灾情预报等。在实际应用中，待处理的高分辨的SAR图像数据量大，受限于CPU处理速度，基于单机串行处理的SAR图像解译平台很难满足实际需求，因此，通过某种技术实现SAR图像变化信息的快速解译具有重大的现实意义。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于提供一种能够及时发现SAR图像同一场景在不同时间段的变化信息，变化情报提取时间迅速的多核并行SAR图像变化信息实时提取方法。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案:一种多核并行SAR图像变化信息实时提取方法，该方法包括下列顺序的步骤:(I) SAR实时图像处理板接收到SAR成像处理板实时生成的SAR图像；(2) SAR实时图像处理板判断是否有基准图索引，若判断结果为是，则进入下一步，否则，向记录仪申请基准图索引列表后进入下一步；(3) SAR实时图像处理板通过解读SAR图像头文件判断任务类别，若为基准图任务，则将该接收的SAR实时图像生成基准图，更新基准图索引，并将基准图和基准图索引存入记录仪；若为变化信息实时提取任务，则根据基准图索引查找与之匹配的基准图，保留基准图序号，向记录仪申请相应的基准图进行变化检测处理，将处理结果输出。所述基准图索引列表包括三部分内容:每幅基准图图像参数、重点区域地理信息参数和关注目标特征参数，所述基准图图像参数是指基准图成像的地理位置信息，所述重点区域地理信息参数是指重点区域角点经玮度。所述生成基准图包括下列顺序的步骤:(I)接收到生成基准图的任务指令后，判断是否有基准图索引，如果有基准图索弓I，则读取基准图索引里已有的基准图序列号，令当前基准图序列号为已有的基准图序列号加1，判断基准图索引中是否有重点区域，若判断结果为是，则生成精细基准图，否则，生成普通区域基准图；如果没有基准图索引，则令当前基准图序列号为1，生成普通区域基准图；(2)确定基准图的分辨率，将图像校正到高斯坐标系，并修改校正后的图像参数，将标准格式的基准图存入记录仪，同时，在基准图索引列表中增加新的基准图信息并存入记录仪。所述变化信息实时提取包括下列顺序的步骤:(I)坐标转换和重叠区域提取:将当前SAR实时图像的地理位置信息和基准图索引列表中的每幅基准图的地理信息作对比，计算SAR实时图像和基准图的重叠区域面积，按照重叠区域面积从大到小的顺序保留基准图序列号，优先向记录仪申请重叠面积较大的基准图，以与基准图相同的分辨率将SAR实时图像几何校正到高斯坐标系下，校正后基准图和SAR实时图像在同一坐标系下；(2)图像配准:取出SAR实时图像和基准图的重叠区域，完成重叠区域的粗配准和精配准，再将实时图插值，重采样；(3)变化目标检测处理:利用对数比值法构造基准图和SAR实时图像的差异图，基于CFAR统计计算分割阈值，经过图像分割之后，采用目标筛选的方法，摈弃面积、辐射强度参数非符合目标特征的区域，生成最终的变化检测结果。所述计算SAR实时图像和基准图的重叠区域面积包括下列步骤:(I)依次取出基准图索引文件中每幅基准图的地理位置信息；(2)以基准图中心点坐标为高斯坐标原点，以正东方向为高斯坐标X轴，以正北方向为高斯坐标Y轴，将基准图和SAR实时图像的顶点经玮度坐标转换为高斯坐标；(3)计算基准图与SAR实时图像重叠的多边形顶点坐标，并在此基础上计算重叠区域多边形面积。所述粗配准是指，从基准图和SAR实时图像的重叠区域的多边形内部取211乂211象素大小区域作为样本区域，n ^ 10，对基准图样本区域进行FFT变换，对SAR实时图像样本区域在范围内以I度为间隔做图像旋转，将旋转结果进行FFT变换，计算基准图和SAR实时图像交叉能量谱，寻找能量谱最大时对应的旋转角度和空域位置，进而确定SAR实时图相对基准图的旋转平移量。所述精配准是指，在SAR实时图像上确定待配准窗口，在基准图上确定搜索窗口，在搜索窗口内移动配准窗口，计算不同位置配准窗口与移动窗口的像素相似性，相似性最大所对应的移动窗口的偏移位置即为配准位置，两个窗口之间的相似性用最大相关系数衡量，依次计算所有搜索窗口，求出所有控制点位置，利用最小二乘法拟合出两幅图之间的对应关系，对SAR实时图像进行重采样，内插出实时图的最佳配准位置。所述变化目标检测处理方法如下:对SAR实时图和基准图对应点相除取对数，形成差异图，两幅图像中未发生变化的区域在差异图中趋于0，相对基准图，变化目标分为在SAR实时图像中增加目标或者减少目标两种，统计差异图均值m和方差V，计算分割阈值:增加目标阈值tl = m+k.V，减少目标阈值t2 = m-k.v，差异图中大于tl为新增目标，小于t2为减少目标；k为大于1.0的常数。本专利技术的另一目的在于提供一种多核并行SAR图像变化信息实时提取装置，包括:SAR成像处理板，用于实时生成SAR图像；SAR实时图像处理板，用于接收实时SAR图像；完成与记录仪之间的数据交互；实现SAR图像变化信息的实时提取；高速数据路由链路，实现SAR成像处理板与SAR实时图像处理板之间、SAR实时图像处理板与记录仪之间的高速数据路由；记录仪，用于建立基准图数据库，存储基准图索引列表；向SAR实时图像处理板发送基准图索引列表或基准图；存储变化检测处理结果。所述SAR实时图像处理板采用8核TMS320C6678单片机作为核心处理器。由上述技术方案可知，本专利技术的优点如下:第一，系统通用型强，易于扩展:可以根据任务量不同扩展图像处理装置，本专利技术使用一片8核TMS320C6678DSP，当任务量大时、实时性要求高时，可扩展多片DSP，将SAR成像处理板产生SAR图像轮流发送给每片DSP，每片DSP独立处理其收到的SAR图像数据，将处理结果输出，等待下个处理任务；第二，变化检测算法设计稳健灵活，通过图像配准将基准图像和待检测图像关联起来，然后将基准图像作为先验信息，对待检测图像中的感兴趣的信息进行提取，能够提取监视区域的人工目标，如飞机、车辆、角反射器的变化，摒弃冗余信息；第三，变化检测结果以图像形式给出，信息丰富，生动直观，表现力强，情报判图分析人员可直观识别目标的几何外形、辐射强度等特征，操作简单，可及时对地物的变化情况做出准确地辨识、对变化目标种类进行辨识，监视军事目标和兵力部署的变化、评估毁伤效果。【附图说明】图1为本专利技术的结构框图；图2为本专利技术的总方法流程图；图3为本专利技术的基准图生成方法流程图；图4为本专利技术的变化信息实时提取方法流程图；图5为本专利技术的重叠区域多边形面积计算方法流程图；图6为本专利技术的重叠区域多边形示意图；图7为本专利技术的重叠区域提取示意图；[0038当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多核并行SAR图像变化信息实时提取方法，该方法包括下列顺序的步骤：(1)SAR实时图像处理板接收到SAR成像处理板实时生成的SAR图像；(2)SAR实时图像处理板判断是否有基准图索引，若判断结果为是，则进入下一步，否则，向记录仪申请基准图索引列表后进入下一步；(3)SAR实时图像处理板通过解读SAR图像头文件判断任务类别，若为基准图任务，则将该接收的SAR实时图像生成基准图，更新基准图索引，并将基准图和基准图索引存入记录仪；若为变化信息实时提取任务，则根据基准图索引查找与之匹配的基准图，保留基准图序号，向记录仪申请相应的基准图进行变化检测处理，将处理结果输出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：牛蕾，吴涛，夏际金，陈曦，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：发明
国别省市：安徽;34