一種多核并行sar圖像變化信息實(shí)時提取方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及合成孔徑雷達(dá)圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種多核并行SAR圖像變化信息實(shí)時提取方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]SAR(Synthetic Aperture Radar，合成孔徑雷達(dá))是一種高分辨力的成像雷達(dá)，具有全天候、全天時、強(qiáng)穿透的工作能力。目前，SAR成像技術(shù)廣泛應(yīng)用于地球遙感、海洋研宄、資源勘探、災(zāi)情預(yù)報和軍事偵察等領(lǐng)域。
[0003]SAR圖像變化信息實(shí)時提取具有廣闊的應(yīng)用背景。利用實(shí)時處理技術(shù)，通過對同一地區(qū)不同時間段SAR圖像的對比，可實(shí)時了解戰(zhàn)場態(tài)勢、監(jiān)控并預(yù)判敵方行動、打擊效果評估、土地利用分析、災(zāi)情預(yù)報等。在實(shí)際應(yīng)用中，待處理的高分辨的SAR圖像數(shù)據(jù)量大，受限于CPU處理速度，基于單機(jī)串行處理的SAR圖像解譯平臺很難滿足實(shí)際需求，因此，通過某種技術(shù)實(shí)現(xiàn)SAR圖像變化信息的快速解譯具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的首要目的在于提供一種能夠及時發(fā)現(xiàn)SAR圖像同一場景在不同時間段的變化信息，變化情報提取時間迅速的多核并行SAR圖像變化信息實(shí)時提取方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:一種多核并行SAR圖像變化信息實(shí)時提取方法，該方法包括下列順序的步驟:
[0006](I) SAR實(shí)時圖像處理板接收到SAR成像處理板實(shí)時生成的SAR圖像；
[0007](2) SAR實(shí)時圖像處理板判斷是否有基準(zhǔn)圖索引，若判斷結(jié)果為是，則進(jìn)入下一步，否則，向記錄儀申請基準(zhǔn)圖索引列表后進(jìn)入下一步；
[0008](3) SAR實(shí)時圖像處理板通過解讀SAR圖像頭文件判斷任務(wù)類別，若為基準(zhǔn)圖任務(wù)，則將該接收的SAR實(shí)時圖像生成基準(zhǔn)圖，更新基準(zhǔn)圖索引，并將基準(zhǔn)圖和基準(zhǔn)圖索引存入記錄儀；若為變化信息實(shí)時提取任務(wù)，則根據(jù)基準(zhǔn)圖索引查找與之匹配的基準(zhǔn)圖，保留基準(zhǔn)圖序號，向記錄儀申請相應(yīng)的基準(zhǔn)圖進(jìn)行變化檢測處理，將處理結(jié)果輸出。
[0009]所述基準(zhǔn)圖索引列表包括三部分內(nèi)容:每幅基準(zhǔn)圖圖像參數(shù)、重點(diǎn)區(qū)域地理信息參數(shù)和關(guān)注目標(biāo)特征參數(shù)，所述基準(zhǔn)圖圖像參數(shù)是指基準(zhǔn)圖成像的地理位置信息，所述重點(diǎn)區(qū)域地理信息參數(shù)是指重點(diǎn)區(qū)域角點(diǎn)經(jīng)瑋度。
[0010]所述生成基準(zhǔn)圖包括下列順序的步驟:
[0011](I)接收到生成基準(zhǔn)圖的任務(wù)指令后，判斷是否有基準(zhǔn)圖索引，如果有基準(zhǔn)圖索弓I，則讀取基準(zhǔn)圖索引里已有的基準(zhǔn)圖序列號，令當(dāng)前基準(zhǔn)圖序列號為已有的基準(zhǔn)圖序列號加1，判斷基準(zhǔn)圖索引中是否有重點(diǎn)區(qū)域，若判斷結(jié)果為是，則生成精細(xì)基準(zhǔn)圖，否則，生成普通區(qū)域基準(zhǔn)圖；如果沒有基準(zhǔn)圖索引，則令當(dāng)前基準(zhǔn)圖序列號為1，生成普通區(qū)域基準(zhǔn)圖；
[0012](2)確定基準(zhǔn)圖的分辨率，將圖像校正到高斯坐標(biāo)系，并修改校正后的圖像參數(shù)，將標(biāo)準(zhǔn)格式的基準(zhǔn)圖存入記錄儀，同時，在基準(zhǔn)圖索引列表中增加新的基準(zhǔn)圖信息并存入記錄儀。
[0013]所述變化信息實(shí)時提取包括下列順序的步驟:
[0014](I)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和重疊區(qū)域提取:將當(dāng)前SAR實(shí)時圖像的地理位置信息和基準(zhǔn)圖索引列表中的每幅基準(zhǔn)圖的地理信息作對比，計(jì)算SAR實(shí)時圖像和基準(zhǔn)圖的重疊區(qū)域面積，按照重疊區(qū)域面積從大到小的順序保留基準(zhǔn)圖序列號，優(yōu)先向記錄儀申請重疊面積較大的基準(zhǔn)圖，以與基準(zhǔn)圖相同的分辨率將SAR實(shí)時圖像幾何校正到高斯坐標(biāo)系下，校正后基準(zhǔn)圖和SAR實(shí)時圖像在同一坐標(biāo)系下；
[0015](2)圖像配準(zhǔn):取出SAR實(shí)時圖像和基準(zhǔn)圖的重疊區(qū)域，完成重疊區(qū)域的粗配準(zhǔn)和精配準(zhǔn)，再將實(shí)時圖插值，重采樣；
[0016](3)變化目標(biāo)檢測處理:利用對數(shù)比值法構(gòu)造基準(zhǔn)圖和SAR實(shí)時圖像的差異圖，基于CFAR統(tǒng)計(jì)計(jì)算分割閾值，經(jīng)過圖像分割之后，采用目標(biāo)篩選的方法，擯棄面積、輻射強(qiáng)度參數(shù)非符合目標(biāo)特征的區(qū)域，生成最終的變化檢測結(jié)果。
[0017]所述計(jì)算SAR實(shí)時圖像和基準(zhǔn)圖的重疊區(qū)域面積包括下列步驟:
[0018](I)依次取出基準(zhǔn)圖索引文件中每幅基準(zhǔn)圖的地理位置信息；
[0019](2)以基準(zhǔn)圖中心點(diǎn)坐標(biāo)為高斯坐標(biāo)原點(diǎn)，以正東方向?yàn)楦咚棺鴺?biāo)X軸，以正北方向?yàn)楦咚棺鴺?biāo)Y軸，將基準(zhǔn)圖和SAR實(shí)時圖像的頂點(diǎn)經(jīng)瑋度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為高斯坐標(biāo)；
[0020](3)計(jì)算基準(zhǔn)圖與SAR實(shí)時圖像重疊的多邊形頂點(diǎn)坐標(biāo)，并在此基礎(chǔ)上計(jì)算重疊區(qū)域多邊形面積。
[0021]所述粗配準(zhǔn)是指，從基準(zhǔn)圖和SAR實(shí)時圖像的重疊區(qū)域的多邊形內(nèi)部取211乂211象素大小區(qū)域作為樣本區(qū)域，n ^ 10，對基準(zhǔn)圖樣本區(qū)域進(jìn)行FFT變換，對SAR實(shí)時圖像樣本區(qū)域在[-3°，3° ]范圍內(nèi)以I度為間隔做圖像旋轉(zhuǎn)，將旋轉(zhuǎn)結(jié)果進(jìn)行FFT變換，計(jì)算基準(zhǔn)圖和SAR實(shí)時圖像交叉能量譜，尋找能量譜最大時對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角度和空域位置，進(jìn)而確定SAR實(shí)時圖相對基準(zhǔn)圖的旋轉(zhuǎn)平移量。
[0022]所述精配準(zhǔn)是指，在SAR實(shí)時圖像上確定待配準(zhǔn)窗口，在基準(zhǔn)圖上確定搜索窗口，在搜索窗口內(nèi)移動配準(zhǔn)窗口，計(jì)算不同位置配準(zhǔn)窗口與移動窗口的像素相似性，相似性最大所對應(yīng)的移動窗口的偏移位置即為配準(zhǔn)位置，兩個窗口之間的相似性用最大相關(guān)系數(shù)衡量，依次計(jì)算所有搜索窗口，求出所有控制點(diǎn)位置，利用最小二乘法擬合出兩幅圖之間的對應(yīng)關(guān)系，對SAR實(shí)時圖像進(jìn)行重采樣，內(nèi)插出實(shí)時圖的最佳配準(zhǔn)位置。
[0023]所述變化目標(biāo)檢測處理方法如下:對SAR實(shí)時圖和基準(zhǔn)圖對應(yīng)點(diǎn)相除取對數(shù)，形成差異圖，兩幅圖像中未發(fā)生變化的區(qū)域在差異圖中趨于0，相對基準(zhǔn)圖，變化目標(biāo)分為在SAR實(shí)時圖像中增加目標(biāo)或者減少目標(biāo)兩種，統(tǒng)計(jì)差異圖均值m和方差V，計(jì)算分割閾值:增加目標(biāo)閾值tl = m+k.V，減少目標(biāo)閾值t2 = m-k.v，差異圖中大于tl為新增目標(biāo)，小于t2為減少目標(biāo)；k為大于1.0的常數(shù)。
[0024]本發(fā)明的另一目的在于提供一種多核并行SAR圖像變化信息實(shí)時提取裝置，包括:
[0025]SAR成像處理板，用于實(shí)時生成SAR圖像；
[0026]SAR實(shí)時圖像處理板，用于接收實(shí)時SAR圖像；完成與記錄儀之間的數(shù)據(jù)交互；實(shí)現(xiàn)SAR圖像變化信息的實(shí)時提取；
[0027]高速數(shù)據(jù)路由鏈路，實(shí)現(xiàn)SAR成像處理板與SAR實(shí)時圖像處理板之間、SAR實(shí)時圖像處理板與記錄儀之間的高速數(shù)據(jù)路由；
[0028]記錄儀，用于建立基準(zhǔn)圖數(shù)據(jù)庫，存儲基準(zhǔn)圖索引列表；向SAR實(shí)時圖像處理板發(fā)送基準(zhǔn)圖索引列表或基準(zhǔn)圖；存儲變化檢測處理結(jié)果。
[0029]所述SAR實(shí)時圖像處理板采用8核TMS320C6678單片機(jī)作為核心處理器。
[0030]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下:第一，系統(tǒng)通用型強(qiáng)，易于擴(kuò)展:可以根據(jù)任務(wù)量不同擴(kuò)展圖像處理裝置，本發(fā)明使用一片8核TMS320C6678DSP，當(dāng)任務(wù)量大時、實(shí)時性要求高時，可擴(kuò)展多片DSP，將SAR成像處理板產(chǎn)生SAR圖像輪流發(fā)送給每片DSP，每片DSP獨(dú)立處理其收到的SAR圖像數(shù)據(jù)，將處理結(jié)果輸出，等待下個處理任務(wù)；第二，變化檢測算法設(shè)計(jì)穩(wěn)健靈活，通過圖像配準(zhǔn)將基準(zhǔn)圖像和待檢測圖像關(guān)聯(lián)起來，然后將基準(zhǔn)圖像作為先驗(yàn)信息，對待檢測圖像中的感興趣的信息進(jìn)行提取，能夠提取監(jiān)視區(qū)域的人工目標(biāo)，如飛機(jī)、車輛、角反射器的變化，摒棄冗余信息；第三，變化檢測結(jié)果以圖像形式給出，信息豐富，生動直觀，表現(xiàn)力強(qiáng)，情報判圖分析人員可直觀識別目標(biāo)的幾何外形、輻射強(qiáng)度等特征，操作簡單，可及時對地物的變化情況做出準(zhǔn)確地辨識、對變化目標(biāo)種類進(jìn)行辨識，監(jiān)視軍事目標(biāo)和兵力部署的變化、評估毀傷效果。
【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；
[0032]圖2為本發(fā)明的總方法流程圖；
[0033]圖3為本發(fā)明的基準(zhǔn)圖生成方法流程圖；
[0034]圖4為本發(fā)明的變化信息實(shí)時提取方法流程圖；
[0035]圖5為本發(fā)明的重疊區(qū)域多邊形面積計(jì)算方法流程圖；
[0036]圖6為本發(fā)明的重疊區(qū)域多邊形示意圖；
[0037]圖7為本發(fā)明的重疊區(qū)域提取示意圖；
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