CN103024432A - 对地可见光遥感卫星图像数据自动高效全覆盖测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对地可见光遥感卫星图像数据自动高效全覆盖测试方法，该方法首先通过实时接收需要检测的数据，进行实时数据解压缩处理；然后对解压缩后图像数据按通道进行图像数据划分；第三按通道对解压缩后图像数据进行图像数据预处理；将通道图像数据包中的辅助数据进行分离；第四对连续的测试样本进行实时存储，根据需要可进行回放；第五进行图像质量测试并按通道进行图像数据快视；最后对测试结果进行显示，并自动形成测试报告。同时本方法具备图像数据事后分析处理和开放式功能可扩展能力。本发明具备自动、高效、全覆盖特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种高分辨率卫星图像数据整星测试方案，更具体地说，涉及一种可见光成像卫星载荷图像数据测试方案的设计方法。
背景技术
光学遥感卫星在我国经济建设、环境监测、国土勘测、灾害应急和救助等多个领域获得越来越广泛的应用。各航天大国均不惜投入巨资研制自己的光学遥感卫星，我国亦不断加大投入进行研究。光学遥感卫星呈现出遥感幅宽越来越大、分辨率越来越高、数据量越来越大的特点。因此在卫星研制过程中对图像数据正确性检测的要求也越来越高。
需要检测的数据含有以下内容，测试的目的在于对其进行自动、高效、全覆盖的检测。
（1）可见光相机输出的图像数据；
（2）每一帧图像数据的帧头，以及生成时产生的拍摄时间、调焦参数等辅助数据；
（3）多帧图像数据压缩后的压缩数据包数据。
具体见附图1。
传统的光学遥感卫星图像数据测试方法，主要有以下两种：
方法一：采用数据存储，事后进行特征数据判读的测试方法
光学遥感卫星测试产生海量数据，一般通过先将数据采集存储到本地硬盘，在卫星测试完成后，测试人员将存储数据按16位比特显示，在数据中检测图像数据包头、包计数、图像数据包总字节数等特征数据，测试的重心在于检测图像数据包的结构完整性，检测数据包的连续性。由于图像数据的字节表示的是图像中象素点的灰度值，无法逐点进行数值确认。
方法二：采用数据事后回放，图像抽检的测试方法
由于方法一中不进行具体图像数据正确性判断，因此在一个图像压缩数据包的检测中存在测试覆盖性不全面问题，因此衍生出测试方法二，即在海量的图像数据中进行图像抽检显示成图，通过肉眼对抽检图像的判读来确认卫星图像数据的正确性。
以上两种测试方法均采用了事后判读，或抽取部分图像进行肉眼观察的方法进行数据检测，由于图像数据量大及判读手段有限，依靠人眼判读只能发现明显的图像数据处理异常和错误，对于单字节、单比特等错误不能做到有效的检测，同时不能做到全数据区的正确性检测，存在测试盲区。
所以需要发明一种图像数据自动高效全覆盖测试技术方案，提高地面测试系统的实时性、正确性及可视化能力，进一步提高检测效率，完善卫星地面测试的测试覆盖性，同时为后续光学遥感卫星研制提供高效、高可靠的地面检测支撑，是确保可见光遥感卫星在轨正常、可靠、长寿命的运行，获取有效图像数据提供了重要手段和方法。
发明内容
本发明针对上述现有测试方案中存在的问题，提供一种卫星图像数据自动高效全覆盖测试技术方法。
根据本发明的一个方面，提供一种对地可见光遥感卫星图像数据自动高效全覆盖测试方法，包括如下步骤：
步骤（1）：实时接收需要检测的图像数据，进行实时数据解压缩处理；
步骤（2）：对解压缩后的图像数据按通道进行图像数据划分；
步骤（3）：按通道对解压缩后的图像数据进行图像数据预处理，具体地为：对每一通道图像数据累积多帧数据，形成一个测试样本，测试样本连续不间断，不跳帧、不漏帧；同时，将通道图像数据中的辅助数据进行分离；
步骤（4）：对连续的测试样本进行实时存储，其中，实时存储的测试样本能够根据需要进行回放；
步骤（5）：以测试样本为单位，进行图像质量测试；
步骤（6）：按通道进行图像数据快视。
优选地，在所述步骤（3）中，对每一通道图像数据累积如下任一种帧数的数据：
-64帧；
-128帧；
-256帧；或者
-512帧。
优选地，所述图像数据快视方式为多通道同时快视。
优选地，所述图像数据快视方式为单通道独立快视。
优选地，所述步骤（5）中，图像质量测试包括如下步骤：
步骤（301）：接收图像数据，从上位机下载图像模型；
步骤（302）：将图像数据中一条线的数据与图像模型中的一条线模型进行比对；
步骤（303）：将比对结果上传到主机板；
步骤（304）：图像数据传递给下一个处理环节继续后续处理；
步骤（305）：判断是否接收完全部图像；若是，则图像质量测试结束；若都，则返回所述步骤（302）继续执行。
优选地，所述步骤（6）中，所述图像数据快视方式为多通道同时快视，图像数据快视包括如下步骤：
步骤（601）：接收n的整数倍线的数据，其中，n为通道数；
步骤（602）：分离图像数据；
步骤（603）：纵向n：1抽样；
步骤（604）：对抽样结果进行上传处理；
步骤（605）：判断是否接收完全部图像；若是，则图像数据快视结束；若否，则返回所述步骤（601）继续执行。
优选地，通道数n为8。
优选地，所述步骤（6）中，所述图像数据快视方式为单通道独立快视，图像数据快视包括如下步骤：
步骤（601）：接收偶数线的数据；
步骤（602）：分离图像数据；
步骤（603）：纵向1：1抽样；
步骤（604）：对抽样结果进行上传处理；
步骤（605）：判断是否接收完全部图像；若是，则图像数据快视结束；若否，则返回所述步骤（601）继续执行。
优选地，还包括如下步骤：
步骤（7）：对测试结果进行显示，并自动形成测试报告。
优选地，所述测试报告中的信息包括：对比图像数量、对比图像通道、以及各对比图像参数测试结果。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、测试实时性强：通过本发明能够完成多路图像数据的实时解压缩、接收、存储和显示。通过高速LVDS接口实时接收卫星图像数据，分通道进行数据解压缩处理，每一路数据根据卫星具体设置可以包含若干CCD输出通道的数据，并可事后高速转存到磁盘阵列。采用多通道、多模式图像数据实时高分辨快视显示模式进行图像快视，提供测试人员肉眼观察平台。
2、测试具有高效性：通过本发明能够在卫星数据不断发送的同时，完成所有各路图像数据的对比和分析工作。在接收的同时实现对数据的分析，将已知文件与标准模板进行比对，自动提示图像问题通道。测试完成后可形成测试报告，内容包括：对比图像数量、对比图像通道、各对比图像参数测试结果等；对图像质量进行分析，支持计算指标包括：信噪比、传输函数值、峰值信噪比、逼真度、结构相似度。通过软件修改可增加和减少处理的指标。
3、测试具有全覆盖性：本发明提供的方法对所有的测试数据进行测试分析，不条帧，不漏帧。保证了测试数据的全覆盖。通过多通道数据同时快视、和单通道独立快视两种图像显示模式，实现了高效利用测试显示器和测试人力资源，保证了各通道图像数据快视的全覆盖，及单通道数据快视全象素点的全覆盖。
4、具备图像数据事后分析处理能力：通过本发明能够实现对某个存盘的CCD原始数据文件进行显示、分析、参数提取、指标评估等功能；为事后分析提供一个图像数据库，用来存储多次的测试数据，供以后分析。
5、具备开放式功能可扩展能力：通过增加设备，系统可扩展接收数据通道数和数据率；通过增加DSP处理板卡，系统可实现对图像质量分析指标参数的实时计算。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明所针对的测试数据格式示意图；
图2是本发明测试技术方案示意图；
图3是本发明图像质量分析流程示意图；
图4是图像快视流程示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
图2示出根据本发明一个实施例提供的对地可见光遥感卫星图像数据自动高效全覆盖测试方法的流程图。具体地，在本实施例中，包括如下步骤：
步骤（1）：实时接收需要检测的图像数据，进行实时数据解压缩处理。
步骤（2）：对解压缩后的图像数据按通道进行图像数据划分。
步骤（3）：按通道对解压缩后的图像数据进行图像数据预处理，具体地为：对每一通道图像数据累积64帧数据，形成一个测试样本，测试样本连续不间断，不跳帧、不漏帧；同时，将通道图像数据中的辅助数据进行分离。而在本实施例的一个变化例中，对每一通道累积的数据可以是128帧、256帧、或者512帧。
步骤（4）：对连续的测试样本进行实时存储，其中，实时存储的测试样本能够根据需要进行回放。
步骤（5）：以测试样本为单位，进行图像质量测试。其中，如图3所示，图像质量测试包括如下步骤：
步骤（301）：接收图像数据，从上位机下载图像模型；
步骤（302）：将图像数据中一条线的数据与图像模型中的一条线模型进行比对；
步骤（303）：将比对结果上传到主机板；
步骤（304）：图像数据传递给下一个处理环节继续后续处理；
步骤（305）：判断是否接收完全部图像；若是，则图像质量测试结束；若都，则返回所述步骤（302）继续执行。
步骤（6）：按通道进行图像数据快视。
步骤（7）：对测试结果进行显示，并自动形成测试报告。其中，所述测试报告中的信息包括：对比图像数量、对比图像通道、以及各对比图像参数测试结果。
在本实施例的一个优选例中，所述图像数据快视方式为多通道同时快视，图像数据快视包括如下步骤：
步骤（601）：接收8的整数倍线的数据；
步骤（602）：分离图像数据；
步骤（603）：纵向8：1抽样；
步骤（604）：对抽样结果进行上传处理；
步骤（605）：判断是否接收完全部图像；若是，则图像数据快视结束；若否，则返回所述步骤（601）继续执行。
在本实施例的另一个优选例中，所述图像数据快视方式为单通道独立快视，图像数据快视包括如下步骤：
步骤（601）：接收偶数线的数据；
步骤（602）：分离图像数据；
步骤（603）：纵向1：1抽样；
步骤（604）：对抽样结果进行上传处理；
步骤（605）：判断是否接收完全部图像；若是，则图像数据快视结束；若否，则返回所述步骤（601）继续执行。
进一步地，在如下优选的具体实施方式中，对本发明所提供方法分4个方面进行更为具体的描述：
1.完成多路图像数据实时解压缩、接收、存储和显示
a)通过高速LVDS接口实时接收卫星图像数据，分通道进行数据解压缩处理，每一路数据根据卫星具体设置可以包含若干CCD输出通道的数据；
b)实时存储接收到的原始数据，并可事后高速转存到磁盘阵列；
c)多通道、多模式图像数据实时高分辨快视显示：
1、一个屏幕人工选取（或自动循环播放）单通道1：1高清显示接收到的图像；
2、一个屏幕同时显示卫星所有通道接收到的1：8小图；
1、两个屏幕同时显示全分辨率的接收图像；
2.完成多路图像数据实时对比和分析
a)在接收的同时实现对数据的分析，将已知文件与标准模板进行比对，自动提示图像问题通道；
b)测试完成后可形成测试报告，内容包括：对比图像数量、对比图像通道、各对比图像参数测试结果等；
c)对图像质量进行分析，支持计算指标包括：信噪比、传输函数值、峰值信噪比、逼真度、结构相似度。通过软件修改可增加和减少处理的指标；
3.完成图像数据事后分析处理
a)软件可完成bmp、jpg到raw的自动转换，可选择8bit、10bit、16bit量化方式存储；
b)实现对某个存盘的CCD原始数据文件进行显示、分析、参数提取、指标评估等功能；
c)为事后分析提供一个图像数据库，用来存储多次的测试数据，供以后分析。
4.开放式系统，功能可扩展
a)通过增加设备，系统可扩展接收数据通道数和数据率；
b)通过增加DSP处理板卡，系统可实现对图像质量分析指标参数的实时计算。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (10)
1.一种对地可见光遥感卫星图像数据自动高效全覆盖测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤（1）：实时接收需要检测的图像数据，进行实时数据解压缩处理；
步骤（2）：对解压缩后的图像数据按通道进行图像数据划分；
步骤（3）：按通道对解压缩后的图像数据进行图像数据预处理，具体地为：对每一通道图像数据累积多帧数据，形成一个测试样本，测试样本连续不间断，不跳帧、不漏帧；同时，将通道图像数据中的辅助数据进行分离；
步骤（4）：对连续的测试样本进行实时存储，其中，实时存储的测试样本能够根据需要进行回放；
步骤（5）：以测试样本为单位，进行图像质量测试；
步骤（6）：按通道进行图像数据快视。
2.根据权利要求1所述的对地可见光遥感卫星图像数据自动高效全覆盖测试方法，其特征在于，在所述步骤（3）中，对每一通道图像数据累积如下任一种帧数的数据：
-64帧；
-128帧；
-256帧；或者
-512帧。
3.根据权利要求1所述的对地可见光遥感卫星图像数据自动高效全覆盖测试方法，其特征在于，所述图像数据快视方式为多通道同时快视。
4.根据权利要求1所述的对地可见光遥感卫星图像数据自动高效全覆盖测试方法，其特征在于，所述图像数据快视方式为单通道独立快视。
5.根据权利要求1所述的对地可见光遥感卫星图像数据自动高效全覆盖测试方法，其特征在于，所述步骤（5）中，图像质量测试包括如下步骤：
步骤（301）：接收图像数据，从上位机下载图像模型；
步骤（302）：将图像数据中一条线的数据与图像模型中的一条线模型进行比对；
步骤（303）：将比对结果上传到主机板；
步骤（304）：图像数据传递给下一个处理环节继续后续处理；
步骤（305）：判断是否接收完全部图像；若是，则图像质量测试结束；若都，则返回所述步骤（302）继续执行。
6.根据权利要求1所述的对地可见光遥感卫星图像数据自动高效全覆盖测试方法，其特征在于，所述步骤（6）中，所述图像数据快视方式为多通道同时快视，图像数据快视包括如下步骤：
步骤（601）：接收n的整数倍线的数据，其中，n为通道数；
步骤（602）：分离图像数据；
步骤（603）：纵向n：1抽样；
步骤（604）：对抽样结果进行上传处理；
步骤（605）：判断是否接收完全部图像；若是，则图像数据快视结束；若否，则返回所述步骤（601）继续执行。
7.根据权利要求6所述的对地可见光遥感卫星图像数据自动高效全覆盖测试方法，其特征在于，通道数n为8。
8.根据权利要求1所述的对地可见光遥感卫星图像数据自动高效全覆盖测试方法，其特征在于，所述步骤（6）中，所述图像数据快视方式为单通道独立快视，图像数据快视包括如下步骤：
步骤（601）：接收偶数线的数据；
步骤（602）：分离图像数据；
步骤（603）：纵向1：1抽样；
步骤（604）：对抽样结果进行上传处理；
步骤（605）：判断是否接收完全部图像；若是，则图像数据快视结束；若否，则返回所述步骤（601）继续执行。
9.根据权利要求1所述的对地可见光遥感卫星图像数据自动高效全覆盖测试方法，其特征在于，还包括如下步骤：
步骤（7）：对测试结果进行显示，并自动形成测试报告。
10.根据权利要求9所述的对地可见光遥感卫星图像数据自动高效全覆盖测试方法，其特征在于，所述测试报告中的信息包括：对比图像数量、对比图像通道、以及各对比图像参数测试结果。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |