一种天基智能成像系统技术方案

本发明专利技术提供了一种天基智能成像系统，涉及卫星成像的技术领域，包括：相连接的图像获取单元，场景感知控制单元和算法单元；图像获取单元，用于按照任务规划对多种因素信息进行计算，得到相机配置信息，并获取相机采集的多帧图像数据；场景感知控制单元，用于确定与任务规划类型匹配的背景类型，查找具有背景类型的目标图像；算法单元，用于对目标图像进行预处理，对预处理后的目标图像进行目标检测识别，得到检测识别结果。本发明专利技术实施例可以提高传检测识别结果数据的有效率，降低了星上数据存储的压力，以及星地链路之间数据传输的压力。

A Space-based Intelligent Imaging System

【技术实现步骤摘要】
一种天基智能成像系统
本专利技术涉及卫星成像
，尤其是涉及一种天基智能成像系统。
技术介绍
随着航天有效载荷技术的发展，各种高分辨率探测仪器获取的探测数据大幅增长，星上数据处理能力及星地通信能力的发展则相对滞后。此外，载荷获取的数据包含很多无效数据，导致天基数据存储、管理、传输资源的浪费。由于受限于星载计算能力，现有的天基成像方法在星上未能进行有效计算，仅进行简单运算或不进行运算，将数据传到地面进行处理。由于星载计算能力的限制，星上无法进行有效计算，探测器载荷获取到的数据包含大量无价值数据，都将被存储到有效载荷上，这对于载荷存储能力及数据管理能力提出了很高要求。对于需要进行快速响应的任务，是不能满足任务需求的。例如进行火灾检测或者军事背景下的战场态势感知，需要根据图像处理结果做出立即响应的任务，星地数传需要占用大量的传输时间，影响了任务的有效性。即便是对于实时性要求不高的环境变化监测、农作物监测的任务，星载载荷海量数据对于星地数传链路产生了巨大的压力，对于地面数据存储也提出了较高的要求。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种天基智能成像系统，以缓解现有技术中存在的星上数据处理能力及星地通信能力的发展则相对滞后。此外，载荷获取的数据包含很多无效数据，导致天基数据存储、管理、传输资源的浪费。由于受限于星载计算能力，现有的天基成像方法在星上未能进行有效计算，仅进行简单运算或不进行运算，将数据传到地面进行处理。由于星载计算能力的限制，星上无法进行有效计算，探测器载荷获取到的数据包含大量无价值数据，都将被存储到有效载荷上，这对于载荷存储能力及数据管理能力提出了很高要求的技术问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种天基智能成像系统，其中，包括相连接的图像获取单元，场景感知控制单元和算法单元；所述图像获取单元，用于按照任务规划对多种因素信息进行计算，得到相机配置信息，并获取相机采集的多帧图像数据；所述场景感知控制单元，用于确定与任务规划类型匹配的背景类型，查找具有所述背景类型的目标图像；所述算法单元，用于对所述目标图像进行预处理，对预处理后的目标图像进行目标检测识别，得到检测识别结果。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述图像获取单元包括：计算模块、配置模块、判断模块和接收模块；所述计算模块，用于按照任务规划，对多种因素信息进行计算，得到相机配置信息；所述配置模块，用于按照所述相机配置信息对相机进行配置；所述判断模块，用于判断对相机配置是否成功；所述接收模块，用于在相机配置成功的情况下，获取相机按照预设时序采集的多帧图像数据。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述场景感知控制单元，包括：分析模块、查找模块和提取模块；所述分析模块，用于分析所述目标图像的背景类型，并根据所述背景类型，对所述目标图像进行分类；所述查找模块，用于查找与任务规划类型对应的背景类型；所述提取模块，用于提取具有与任务规划类型对应的背景类型特征的同一类目标图像。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述算法单元，包括：图像预处理模块、目标检测识别模块和结果下传模块；所述图像预处理模块，用于对所述目标图像进行去燥、薄云去除、图像校正增强，得到增强的目标图像；所述目标检测识别模块，用于对所述增强的目标图像进行目标检测，确定目标特征信息，基于所述目标特征信息对所述增强的目标图像中的感兴趣目标进行跟踪，得到检测识别结果；所述结果下传模块，用于将所述检测识别结果和所述感兴趣目标的图像进行下传。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述图像预处理模块包括：去燥子模块、薄云去除子模块和校正增强子模块；所述去燥子模块，用于去除所述目标图像中的条带噪声和随机噪声，得到去噪后的目标图像；所述薄云去除子模块，用于对所述去噪后的目标图像增强对比度，得到失真的目标图像；所述图像校正增强子模块，用于对所述失真的目标图像进行复原处理，得到所述增强的目标图像。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述目标检测识别模块包括：目标提取子模块、信息融合子模块、目标检测子模块和目标识别子模块；所述目标提取子模块，用于对所述增强的目标图像进行目标检测，确定目标特征信息，并根据所述目标特征信息在所述增强的目标图像中提取感兴趣目标的图像；所述信息融合子模块，用于获取两个源序列图像，并将两个源序列图像进行融合，得到融合序列图像；所述目标检测子模块，用于在所述融合序列图像检测到感兴趣目标；所述目标识别子模块，用于识别感兴趣目标，并对所述感兴趣目标进行跟踪。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述信息融合子模块在对两个源序列图像进行融合时，包括：序列图像的预处理、运动目标检测、图像多尺度变换、基于区域的图像融合以及对应的多尺度逆变换。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述因素信息包括：当前的轨道、姿态、相机安装矩阵，被观测点的空间位置、太阳高度角、观测相角和任务需求。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述相机配置信息包括：相机的开机时间，曝光时间，增益和帧频。本专利技术实施例带来了以下有益效果：本专利技术实施例提供了一种天基智能成像系统，包括相连接的图像获取单元，场景感知控制单元和算法单元；所述图像获取单元，用于按照任务规划对多种因素信息进行计算，得到相机配置信息，并获取相机采集的多帧图像数据；所述场景感知控制单元，用于确定与任务规划类型匹配的背景类型，查找具有所述背景类型的目标图像；所述算法单元，用于对所述目标图像进行预处理，对预处理后的目标图像进行目标检测识别，得到检测识别结果。本专利技术实施例可以通过所述图像获取单元获取图像信息，结合采集的多帧图像数据，提高了下传检测识别结果数据的有效率，降低了星上数据存储的压力，以及星地链路之间数据传输的压力，进而提高了卫星执行任务的时效性，使得对天基观测进行快速响应成为可能。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种天基智能成像系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的图像预处理模块的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的图像检测识别模块的结构示意图。图标：10-图像获取单元；11-计算模块；12-配置模块；13-判断模块；14-接收模块；20-场景感知控制单元；21-分析模块；22-查找模块；23-提取模块；30-算法单元；31-图像预处本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天基智能成像系统，其特征在于，包括相连接的图像获取单元，场景感知控制单元和算法单元；所述图像获取单元，用于按照任务规划对多种因素信息进行计算，得到相机配置信息，并获取相机采集的多帧图像数据；所述场景感知控制单元，用于确定与任务规划类型匹配的背景类型，查找具有所述背景类型的目标图像；所述算法单元，用于对所述目标图像进行预处理，对预处理后的目标图像进行目标检测识别，得到检测识别结果。

【技术特征摘要】
2018.12.29 CN 20181165422001.一种天基智能成像系统，其特征在于，包括相连接的图像获取单元，场景感知控制单元和算法单元；所述图像获取单元，用于按照任务规划对多种因素信息进行计算，得到相机配置信息，并获取相机采集的多帧图像数据；所述场景感知控制单元，用于确定与任务规划类型匹配的背景类型，查找具有所述背景类型的目标图像；所述算法单元，用于对所述目标图像进行预处理，对预处理后的目标图像进行目标检测识别，得到检测识别结果。2.根据权利要求1所述的天基智能成像系统，其特征在于，所述图像获取单元包括：计算模块、配置模块、判断模块和接收模块；所述计算模块，用于按照任务规划，对多种因素信息进行计算，得到相机配置信息；所述配置模块，用于按照所述相机配置信息对相机进行配置；所述判断模块，用于判断对相机配置是否成功；所述接收模块，用于在相机配置成功的情况下，获取相机按照预设时序采集的多帧图像数据。3.根据权利要求1所述的天基智能成像系统，其特征在于，所述场景感知控制单元，包括：分析模块、查找模块和提取模块；所述分析模块，用于分析所述目标图像的背景类型，并根据所述背景类型，对所述目标图像进行分类；所述查找模块，用于查找与任务规划类型对应的背景类型；所述提取模块，用于提取具有与任务规划类型对应的背景类型特征的同一类目标图像。4.根据权利要求3所述的天基智能成像系统，其特征在于，所述算法单元，包括：图像预处理模块、目标检测识别模块和结果下传模块；所述图像预处理模块，用于对所述目标图像进行去燥、薄云去除、图像校正增强，得到增强的目标图像；所述目标检测识别模块，用于对所述增强的目标图像进行目标检测，确定目标特征信息，基...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵岩，赵军锁，张衡，夏玉立，
申请(专利权)人：中国科学院软件研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11