一种适用于大面阵亚米级遥感视频影像单机的预处理方法技术

本发明专利技术涉及一种适用于大面阵亚米级遥感视频影像单机的预处理方法，包括如下步骤：包括多线程解密解压缩处理，输出辅助数据和单帧原始数据后，并行进行辐射校正处理和几何校正处理，对独立单帧辐射处理进行GPU优化，单帧几何处理仅在CPU中进行，最后是视频处理的配准、定向、重采和组帧，由于与帧序号有关需要通过GPU进行串行优化处理。本发明专利技术的适用于大面阵亚米级遥感视频影像单机的预处理方法，基于现有的大面阵亚米级遥感视频影像处理流程，通过星地一体化设计将各个处理环节进行功能模块划分、多线程并行优化、GPU加速，由一台处理服务器完成整个流程的处理，满足处理精度的同时大幅度提升处理效率，可随地面固定站或机动站快速部署。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于大面阵亚米级遥感视频影像单机的预处理方法
本专利技术涉及遥感图像处理领域，具体涉及一种适用于大面阵亚米级遥感视频影像单机的预处理方法。
技术介绍
卫星遥感影像预处理，是遥感卫星地面系统的关键组成部分，将卫星下传的原始数据处理为可提供用户使用的标准遥感影像产品，包括各谱段影像数据、拍摄影像的位置信息(平面坐标)、元数据信息等。预处理指标通常从服务能力、服务效率和应用精度等方面衡量。卫星遥感影像预处理的前一环节为遥感数据接收，遥感数据接收通过地面接收设备完成，将无线电数传信号通过解扰解调转换为码流数据。传统的遥感数据预处理，一般设置在专门的数据中心，数据中心配备有网络设备、计算设备、服务器和客户端等，通过这些设备完成遥感影像的预处理工作。数据中心与地面接收设备往往不在同一个地方，通过网络将接收到的数据汇聚到数据中心。传统的卫星遥感影像预处理模式，存在资源消耗大和服务效率低两大主要问题，数据中心为了完成卫星遥感数据的辐射校正、几何校正产品生产等工作一般都需要多个计算节点及调度服务器，对全流程的工作进行管理控制，另外，数据接收设备与数据中心间的网络带宽将影响遥感影像预处理服务的效率，低速的数据传输将浪费大量的时间。大面阵亚米级视频卫星，是近期商业航天新兴的可见光传感器载荷卫星，其影像分辨率优于1米、通过面阵COMS等传感器件以面阵凝视方式获得高清遥感视频影像。视频卫星的标准产品，一般包括传感器校正帧序列产品、稳像视频产品。单帧影像产品像元数量超过1000万，长光卫星技术有限公司最新发射的卫星单帧影像产品像元数量已到达6000万，帧频一般大于10Hz。为了完成遥感卫星数据的预处理，多个专利和论文中也提出了不同的解决方案。如：王治中在2012年专利技术了“遥感卫星数据预处理小型化通用平台”，给出了一种遥感卫星数据的预处理流程。余涛等人在2016年专利技术了“一种数据密集型计算的遥感图像预处理系统”。这种系统对遥感数据进行快速实时处理，在保证处理精度的同时大幅度提升生产效率。徐文等人于2017年1月《武汉大学学报》上发表了“陆地观测卫星数据中心：大数据挑战及一种解决方案”提出了一种基于Hadoop平台支持大数据处理与分析的陆地观测卫星数据中心架构解决方案。但是，这些系统或方案均是在数据中心多个硬件节点的基础上完成，系统内部有大量的信息交互，很难满足应急处理的快速响应需求，同时又不方便部署。
技术实现思路
本专利技术为了提高卫星遥感影像预处理的服务能力和效率，解决数据中心处理时效性差等问题，根据大面阵亚米级视频卫星的处理流程特点，同时与地面接收设备紧密结合，提供一种适用于大面阵亚米级遥感视频影像单机的预处理方法。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案具体如下：一种适用于大面阵亚米级遥感视频影像单机的预处理方法，包括如下步骤：步骤一：解密解压缩完成原始码流数据的格式化数据接收，对接收到的数据进行IQ路解交织处理；完成解交织后，进行多线程解密处理，将解密任务分解为若干逻辑类似的子任务，子任务并行在不同处理单元执行，解密后输出原始辅助数据，对原始辅助数据进行编目处理输出编目辅助数据；如果数据是压缩模式则进行多线程数据解压缩处理，将解压缩任务分解为若干逻辑类似的子任务，子任务并行在不同处理单元执行，输出单帧原始数据；如果处理帧数与总帧数相等，解密解压缩完成，输出元数据XML文件；如果处理帧数与总帧数不相等，继续进行多线程数据解压缩处理直至处理帧数与总帧数相等结束，输出元数据XML文件；如果数据不是压缩模式，直接输出单帧原始数据；步骤二：辐射处理对获得的单帧原始数据进行贝尔插值，获得RGB三波段的彩色图像Ibayer(R,G,B)；对三波段彩色图像进行相对辐射校正，利用相对辐射定标的结果参数进行相对辐射校正，对各个像元辐亮度信息响应的量化值进行归一化校正的处理，降低或消除传感器各个探测元件响应差异，使探测元件对辐亮度的响应均匀一致；对校正后的影像进行盲像元修正，利用白平衡系数完成影像的白平衡校正，各流程进行GPU加速处理，最后生产出影像产品，同时填写元数据XML参数；如果处理帧数与总帧数相等，辐射处理结束；如果处理帧数与总帧数不相等，继续进行辐射处理直至处理帧数与总帧数相等结束；步骤三：几何处理读取辅助数据编目后的姿态数据、轨道数据和行时数据，构建严密几何模型，得到目标点平面坐标，根据DEM数据构建网格，完成RPC解算，最后生产RPC产品文件，用来表征拍摄影像的位置信息，同时填写元数据XML参数；如果处理帧数与总帧数相等，几何处理结束；如果处理帧数与总帧数不相等，继续进行几何处理直至处理帧数与总帧数相等结束；步骤四：视频处理视频处理包括配准、定向、重采和组帧；配准是获得主帧和辐帧的同名点；定向是针对主帧、辐帧同名点坐标利用RPC模型计算地面点坐标，通过坐标计算变换系数；重采是根据主帧影像获得计算后辐帧影像目标值；组帧是对高清单帧重采后影像进行实际速率组合得到视频；最后生产出稳像视频产品。在上述技术方案中，步骤二中，产品元数据XML参数主要包括：<PanAbsRadioCalibrationCoeff></PanAbsRadioCalibrationCoeff><RedAbsRadioCalibrationCoeff></RedAbsRadioCalibrationCoeff><GreenAbsRadioCalibrationCoeff></GreenAbsRadioCalibrationCoeff><BlueAbsRadioCalibrationCoeff></BlueAbsRadioCalibrationCoeff>。在上述技术方案中，步骤三中，产品元数据XML参数主要包括：<RollSatelliteAngle>0</RollSatelliteAngle><PitchSatelliteAngle>2.91806e-05</PitchSatelliteAngle><YawSatelliteAngle>2.73467</YawSatelliteAngle><SolarAzimuth>173.856</SolarAzimuth><SolarElevation>56.746</SolarElevation><SatelliteAzimuth>88.9048</SatelliteAzimuth><SatelliteElevation>1.7786</SatelliteElevation><CenterLatitude>43.8481</CenterLatitude><CenterLongitude>126.175</CenterLongitude><UpperLeftLatitude>44.0438</UpperLeftLatitude><UpperLeftLongitude>126.0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于大面阵亚米级遥感视频影像单机的预处理方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：解密解压缩完成原始码流数据的格式化数据接收，对接收到的数据进行IQ路解交织处理；完成解交织后，进行多线程解密处理，将解密任务分解为若干逻辑类似的子任务，子任务并行在不同处理单元执行，解密后输出原始辅助数据，对原始辅助数据进行编目处理输出编目辅助数据；如果数据是压缩模式则进行多线程数据解压缩处理，将解压缩任务分解为若干逻辑类似的子任务，子任务并行在不同处理单元执行，输出单帧原始数据；如果处理帧数与总帧数相等，解密解压缩完成，输出元数据XML文件；如果处理帧数与总帧数不相等，继续进行多线程数据解压缩处理直至处理帧数与总帧数相等结束，输出元数据XML文件；如果数据不是压缩模式，直接输出单帧原始数据；步骤二：辐射处理对获得的单帧原始数据进行贝尔插值，获得RGB三波段的彩色图像Ibayer(R,G,B)；对三波段彩色图像进行相对辐射校正，利用相对辐射定标的结果参数进行相对辐射校正，对各个像元辐亮度信息响应的量化值进行归一化校正的处理，降低或消除传感器各个探测元件响应差异，使探测元件对辐亮度的响应均匀一致；对校正后的影像进行盲像元修正，利用白平衡系数完成影像的白平衡校正，各流程进行GPU加速处理，最后生产出影像产品，同时填写元数据XML参数；如果处理帧数与总帧数相等，辐射处理结束；如果处理帧数与总帧数不相等，继续进行辐射处理直至处理帧数与总帧数相等结束；步骤三：几何处理读取辅助数据编目后的姿态数据、轨道数据和行时数据，构建严密几何模型，得到目标点平面坐标，根据DEM数据构建网格，完成RPC解算，最后生产RPC产品文件，用来表征拍摄影像的位置信息，同时填写元数据XML参数；如果处理帧数与总帧数相等，几何处理结束；如果处理帧数与总帧数不相等，继续进行几何处理直至处理帧数与总帧数相等结束；步骤四：视频处理视频处理包括配准、定向、重采和组帧；配准是获得主帧和辐帧的同名点；定向是针对主帧、辐帧同名点坐标利用RPC模型计算地面点坐标，通过坐标计算变换系数；重采是根据主帧影像获得计算后辐帧影像目标值；组帧是对高清单帧重采后影像进行实际速率组合得到视频；最后生产出稳像视频产品。...

【技术特征摘要】
1.一种适用于大面阵亚米级遥感视频影像单机的预处理方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：解密解压缩完成原始码流数据的格式化数据接收，对接收到的数据进行IQ路解交织处理；完成解交织后，进行多线程解密处理，将解密任务分解为若干逻辑类似的子任务，子任务并行在不同处理单元执行，解密后输出原始辅助数据，对原始辅助数据进行编目处理输出编目辅助数据；如果数据是压缩模式则进行多线程数据解压缩处理，将解压缩任务分解为若干逻辑类似的子任务，子任务并行在不同处理单元执行，输出单帧原始数据；如果处理帧数与总帧数相等，解密解压缩完成，输出元数据XML文件；如果处理帧数与总帧数不相等，继续进行多线程数据解压缩处理直至处理帧数与总帧数相等结束，输出元数据XML文件；如果数据不是压缩模式，直接输出单帧原始数据；步骤二：辐射处理对获得的单帧原始数据进行贝尔插值，获得RGB三波段的彩色图像Ibayer(R,G,B)；对三波段彩色图像进行相对辐射校正，利用相对辐射定标的结果参数进行相对辐射校正，对各个像元辐亮度信息响应的量化值进行归一化校正的处理，降低或消除传感器各个探测元件响应差异，使探测元件对辐亮度的响应均匀一致；对校正后的影像进行盲像元修正，利用白平衡系数完成影像的白平衡校正，各流程进行GPU加速处理，最后生产出影像产品，同时填写元数据XML参数；如果处理帧数与总帧数相等，辐射处理结束；如果处理帧数与总帧数不相等，继续进行辐射处理直至处理帧数与总帧数相等结束；步骤三：几何处理读取辅助数据编目后的姿态数据、轨道数据和行时数据，构建严密几何模型，得到目标点平面坐标，根据DEM数据构建网格，完成RPC解算，最后生产RPC产品文件，用来表征拍摄影像的位置信息，同时填写元数据XML参数；如果处理帧数与总帧数相等，几何处理结束；如果处理帧数与总帧数不相等，继续进行几何处理直至处理帧数与总帧数相等结束；步骤四：视频处理视频处理包括配准、定向、重采和组帧；配准是获得主帧和辐帧的同名点；定向是针对主帧、辐帧同名点坐标利用RPC模型计算地面点坐标，通过坐标计算变换系数；重采是根据主帧影像获得计算后辐帧影像目标值；组帧是对高清单帧重采后影像进行实际速率组合得到视频；最后生产出稳像视频产品。2.根据权利要求1所述的适用于大面阵亚米级遥感视频影像单机的预处理方法，其特征在于，步骤二中，产品元数据XML参数主要包括：<PanAbsRadioCalibrationCoeff></PanAbsRadioCalibrationCoeff><RedAbsRadioCalibrationCoeff></RedAbsRadioCalibrationCoeff><GreenAbsRadioCalibrationCoeff></GreenAbsRadioCal...

【专利技术属性】
技术研发人员：白杨，潘征，陆晗，谷文双，武红宇，王灵丽，钟兴，
申请(专利权)人：长光卫星技术有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22