基于并行计算的国产遥感卫星快速配准方法技术

本发明专利技术属于卫星影像处理技术领域，尤其涉及基于并行计算的国产遥感卫星快速配准方法，包括多种影像等方法，本发明专利技术解决了控制点数量不够，控制定分布不均、受到云、雾、光照不均等影响较大、配准速度太慢，不符文当天数据当天处理并提供公众服务的要求、国产卫星遥感数据的处理流程方法较少，比如中巴地球资源卫星系列的各波段存在旋转、平移、缩放等方面的问题，具有流程化、全自动化地快速完成各景卫星影像的处理、统一多源卫星影像的坐标及在线发布地图浏览、不同时相不同倾斜角造成的地物形变问题、多源遥感卫星影像配准精度高、充分利用硬件资源、提高海量遥感影像的大规模并行配准的处理效率的有益技术效果。

【技术实现步骤摘要】
基于并行计算的国产遥感卫星快速配准方法
本专利技术属于卫星影像处理
，尤其涉及基于并行计算的国产遥感卫星快速配准方法。
技术介绍
互联网和移动互联网的发展，让遥感卫星应用融入大众的生活中，遥感空间信息的应用也沿着不断创新的方向发展。面对公众遥感的迫切需求和快速发展，必须充分利用多源卫星遥感数据汇集能力、遥感全自动化快速处理技术，推出面向公众的遥感服务，实现遥感的公众价值，遥感影像的独特地理空间属性使得其应用范围非常广泛。不同分辨率的遥感影像有其不同的应用范畴，但是我们在深入了解的过程中不免发现，在中低分辨率应用中，国产遥感影像占据了大部分市场;而在需要高分影像的市场中，却很难见到国产卫星遥感影像的身影。然而，随着我国越来越多的高分卫星上天，这一现象正在有所改观。随着供给量的增加，国产遥感卫星影像的市场份额将会越来越大，海量的国产高分辨率遥感卫星数据，包括高分系列、资源系列、环境系列、天绘等卫星影像数据，如何快速地生产并上线发布，成为现阶段通过遥感影像数据推出面向公众的遥感服务的难题。在生产过程中，图像配准是一个必不可少的关键步骤。多源遥感图像配准是对取自不同时间、不同传感器或不同视角的同一景物的两幅或多幅图像进行匹配、叠加的过程。在遥感应用领域，图像配准是实现图像融合、变化检测、图像校正必要过程；在面向大众领域，图像配准是多源遥感数据在地理位置精度上的优化，提供更为准确直观且最优的影像视觉体验，图像配准一般包括两个步骤，第一步是选择足够数量的配准控制点（GCPS），这些控制点要求数量足够且分布较为均匀，第二步是将待配的两幅图像中的一幅作为参考图像，另一幅作为配准图像，把配准图像变换之后与参考图像进行配准以便比较和分析，其中第一步是极为精细的，由于实际处理的卫星遥感影像幅宽很大，操作员不得不在两幅图像间选择大量的控制点，而且必须选择得相当精确，如果靠人工借助专业图像处理软件进行校准处理，不仅浪费时间和人力，而且受人主观因素的影像，不能有效保证配准的精度，因此，近年来大幅面遥感图像的快速精准配准得到了学者们的关注和研究，为了克服这个缺点，学者们提出了自动配准的方法，主要分为基于灰度、变换域和特征三大类，但在实际应用中，一般都存在如下几个缺点：控制点数量不够，控制定分布不均、受到云、雾、光照不均等影响较大、配准速度太慢，不符文当天数据当天处理并提供公众服务的要求、国产卫星遥感数据的处理流程方法较少，比如中巴地球资源卫星系列的各波段存在旋转、平移、缩放等方面的问题。
技术实现思路
本专利技术提供基于并行计算的国产遥感卫星快速配准方法，以解决上述
技术介绍
中控制点数量不够，控制定分布不均、受到云、雾、光照不均等影响较大、配准速度太慢，不符文当天数据当天处理并提供公众服务的要求、国产卫星遥感数据的处理流程方法较少，比如中巴地球资源卫星系列的各波段存在旋转、平移、缩放等方面的问题。本专利技术所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：基于并行计算的国产遥感卫星快速配准方法，所述配准方法包括：当单独处理非多源遥感卫星多光谱影像时，所述非多源遥感卫星多光谱影像经远程过程调用协议RPC处理形成非多源遥感卫星多光谱配准前影像，所述非多源遥感卫星多光谱配准前影像经任务分发和变换校准处理后结合参考影像输出；当单独处理多源遥感卫星多光谱影像时，所述多源遥感卫星多光谱影像经远程过程调用协议RPC处理形成多源遥感卫星多光谱配准前影像，所述多源遥感卫星多光谱配准前影像经任务分发和变换校准处理后经二次配准处理后结合参考影像输出；当处理非光学多光谱和全色影像时，所述多光谱影像和全色影像各自经RPC处理形成非光学多光谱和全色融合前影像，所述非光学多光谱融合前影像和全色融合前影像经融合处理后形成非光学多光谱和全色配准前影像，所述非光学多光谱和全色配准前影像经任务分发和变换校准处理后结合参考影像输出；当处理光学多光谱和全色影像时，所述光学多光谱影像和全色影像各自经RPC处理后再经匹配处理后形成光学多光谱和全色融合前影像，所述光学多光谱融合前影像和全色融合前影像经融合处理后形成多光谱和全色配准前影像，所述光学多光谱和全色配准前影像经任务分发和变换校准处理后结合参考影像输出。进一步，所述匹配处理包括：形成多光谱和全色匹配前影像，所述多光谱匹配前影像和全色匹配前影像经匹配处理并且以B样条弹性配准的方法针对资源系列卫星进行处理。进一步，所述二次配准处理步骤包括：所述多源遥感卫星多光谱影像配准后影像和多光谱参考影像经任务分发和变换校准处理后结合参考影像输出；若变换校准处理输出成功，则经去云处理后保留有效的影像特征数据存储在格网数据库中；若变换校准处理输出失败，则进入失败队列，则在格网数据库中存储的保留有效的影像特征数据和在失败队列中的匹配仿射变换校准输出数据二次进行任务分发和变换校准处理后输出。进一步，所述任务分发和变换校准处理包括并发处理框架MapReduce任务分发和算法匹配仿射变换校准SIFT&Ransac。进一步，所述RPC处理是RPC结合数字高程模型DEM处理后具备粗匹配精度并消除地形误差。进一步，所述多光谱影像包括高分系列16m多光谱影像、环境系列30m多光谱影像、多源遥感卫星多光谱影像。进一步，所述多光谱和全色影像包括高分系列8m多光谱和2m全色影像、高分系列3.2m多光谱和0.8m全色影像、光学多光谱和全色影像、天绘系列10m多光谱和2.5m全色影像。进一步，所述算法匹配仿射变换校准包括：将带配准影像进行分块读入缓存，根据带配准的分块影像重叠区域外扩一定范围读入缓存，缓存中带配准的分块影像经流处理后依次读入内存，在内存中带配准的分块影像在核函数运行时同步进行传输，输出后的带配准的分块影像经统一计算设备架构CUDA的纹理特性对尺度空间构建及特征点计算并加速及将距离矩阵匹配的结果读入缓冲，将距离矩阵匹配的结果数据输出至主机端内存，所述距离矩阵匹配的结果经多线程处理功能进行排除异常匹配点和进行仿射变换或样条函数变换，将变换后的数据矫正后的图像输出以完成配准。进一步，所述参考影像为天地图9m的影像；本专利技术的有益效果为：1本专利采用多光谱影像包括系列16m多光谱影像、环境系列30m多光谱影像、多源遥感卫星9m多光谱影像及多光谱和全色影像包括高分系列8m多光谱和2m全色影像、高分系列3.2m多光谱和0.8m全色影像、光学多光谱和全色影像、天绘系列10m多光谱和2.5m全色影像等卫星影像的处理的技术手段，由于根据不同的国产卫星影像，采用多项式刚性配准和样条函数非刚性配准相结合，使得国产卫星数据在配准过程中的提高了多源不同分辨率的配准精度，同时还结合并发处理框架MapReduce、CPU多线程和GPU多流处理器并行计算的SIFT+Ransac特征匹配方法，具有根据SIFT特征点的方式解决了天气和地物形变的影响，并且流程化、全自动化地快速完成各景卫星影像的处理以实现当天数据当天处理上线的要求。2本专利采用参考影像为天地图9m的影像的技术手段，由于WGS-84椭球的地理坐标系统，参考影像数据源使用天地图的分辨率为9m的卫星影像数据，通过带配准影像的特征计算与带配准影像地理重叠区域并外扩的参考影像的特征计算，统计匹配控制点，进行配准任务，在海量国产遥感卫本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于并行计算的国产遥感卫星快速配准方法，其特征在于：所述配准方法包括：当单独处理非多源遥感卫星多光谱影像时，所述非多源遥感卫星多光谱影像经远程过程调用协议RPC处理形成非多源遥感卫星多光谱配准前影像，所述非多源遥感卫星多光谱配准前影像经任务分发和变换校准处理后结合参考影像输出；当单独处理多源遥感卫星多光谱影像时，所述多源遥感卫星多光谱影像经远程过程调用协议RPC处理形成多源遥感卫星多光谱配准前影像，所述多源遥感卫星多光谱配准前影像经任务分发和变换校准处理后经二次配准处理后结合参考影像输出；当处理非光学多光谱和全色影像时，所述多光谱影像和全色影像各自经RPC处理形成非光学多光谱和全色融合前影像，所述非光学多光谱融合前影像和全色融合前影像经融合处理后形成非光学多光谱和全色配准前影像，所述非光学多光谱和全色配准前影像经任务分发和变换校准处理后结合参考影像输出；当处理光学多光谱和全色影像时，所述光学多光谱影像和全色影像各自经RPC处理后再经匹配处理后形成光学多光谱和全色融合前影像，所述光学多光谱融合前影像和全色融合前影像经融合处理后形成多光谱和全色配准前影像，所述光学多光谱和全色配准前影像经任务分发和变换校准处理后结合参考影像输出。...

【技术特征摘要】
1.基于并行计算的国产遥感卫星快速配准方法，其特征在于：所述配准方法包括：当单独处理非多源遥感卫星多光谱影像时，所述非多源遥感卫星多光谱影像经远程过程调用协议RPC处理形成非多源遥感卫星多光谱配准前影像，所述非多源遥感卫星多光谱配准前影像经任务分发和变换校准处理后结合参考影像输出；当单独处理多源遥感卫星多光谱影像时，所述多源遥感卫星多光谱影像经远程过程调用协议RPC处理形成多源遥感卫星多光谱配准前影像，所述多源遥感卫星多光谱配准前影像经任务分发和变换校准处理后经二次配准处理后结合参考影像输出；当处理非光学多光谱和全色影像时，所述多光谱影像和全色影像各自经RPC处理形成非光学多光谱和全色融合前影像，所述非光学多光谱融合前影像和全色融合前影像经融合处理后形成非光学多光谱和全色配准前影像，所述非光学多光谱和全色配准前影像经任务分发和变换校准处理后结合参考影像输出；当处理光学多光谱和全色影像时，所述光学多光谱影像和全色影像各自经RPC处理后再经匹配处理后形成光学多光谱和全色融合前影像，所述光学多光谱融合前影像和全色融合前影像经融合处理后形成多光谱和全色配准前影像，所述光学多光谱和全色配准前影像经任务分发和变换校准处理后结合参考影像输出。2.根据权利要求1所述的基于并行计算的国产遥感卫星快速配准方法，其特征在于，所述匹配处理包括：形成多光谱和全色匹配前影像，所述多光谱匹配前影像和全色匹配前影像经匹配处理并且以B样条弹性配准的方法针对资源系列卫星进行处理。3.根据权利要求1所述的基于并行计算的国产遥感卫星快速配准方法，其特征在于，所述二次配准处理步骤包括：所述多源遥感卫星多光谱影像配准后影像和多光谱参考影像经任务分发和变换校准处理后结合参考影像输出；若变换校准处理输出成功，则经去云处理后保留有效的影像特征数据存储在格网数据库中；若变换校准处理输出失败，则进入失败...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅非，
申请(专利权)人：梅非，
类型：发明
国别省市：天津,12