CN107770631A - 适用于大面阵米级高分辨率卫星的视频影像智能处理系统 - Google Patents
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Abstract
适用于大面阵米级高分辨率卫星的视频影像智能处理系统，涉及大面阵米级高分辨率卫星的视频影像智能处理技术，解决现有视频影像处理系统无法处理大尺寸视频数据，且存在处理算法单一，对处理后数据无法进行无损耗存储以及存储时间长等问题，本发明包括数据读取模块、增强处理模块、处理结果预览模块和数据存储模块；利用C++和OpenCV实现针对特定遥感应用需求的高分辨率卫星视频增强处理，利用多线程处理和GPU技术提升增强处理效率，最终实现针对高分辨率卫星视频影像数据的专业、智能、高效的处理系统设计，填补了遥感行业内针对大面阵米级卫星视频影像的处理系统的空白，可广泛应用于高分辨率卫星视频影像的高级处理流程之中。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于大面阵米级高分辨率卫星的视频影像智能处理系统。
背景技术
目前，行业内尚无一种适用于大面阵米级高分辨率卫星视频影像数据的专业处理工具，使用Adobe After Effects、Edius、会声会影等成熟商用视频处理工具对高分辨率卫星视频影像进行处理时均会面临如下问题：
一、对待处理视频的尺寸有较大限制，无法读取12K×5K及更大的卫星视频数据，同时，对于视频格式、编码方式的读取和存储功能过于单一；
二、处理算法专注于提升视频影像的视觉效果，未与遥感技术结合，无法针对不同应用需求对视频数据进行增强处理以提取视频数据中的特定信息，无法满足遥感应用的数据需求；
三、对处理后数据无法进行无损耗存储，对大尺寸视频数据进行存储后视频数据质量下降明显，对后续应用产生无法弥补的信息损失；
四、对大尺寸高分辨率卫星视频影像的处理时间过长。
由长光卫星技术有限公司自主研制的“吉林一号”系列视频卫星在具有米级空间分辨率的同时视频影像尺寸达到12K×5K，其特有的海量数据信息与高清视频质量使其在遥感领域具有极其重要应用前景的同时，也造成了常规视频处理软件无法对该类视频影像进行处理的难题。
因此，为了提升高分辨率卫星视频影像质量，提升遥感视频应用和服务能力，将海量遥感视频数据推广至各行各业，需要开发一种针对大面阵米级高分辨率卫星的专业、智能、高效的视频影像智能处理系统。
发明内容
本发明为解决现有视频影像处理系统无法处理大尺寸视频数据，且存在处理算法单一，对处理后数据无法进行无损耗存储以及存储时间长等问题，提供一种适用于大面阵米级高分辨率卫星的视频影像智能处理系统。
适用于大面阵米级高分辨率卫星的视频影像智能处理系统，包括数据读取模块、增强处理模块、处理结果预览模块和数据存储模块；
所述数据读取模块用于读取视频文件并选择解码器对视频文件进行解码，并在预览窗口的左侧窗口中显示解码后的原始视频文件；
所述增强处理模块集成初级和高级增强处理算法，根据应用需求选择多种初级和高级增强处理算法，系统自动将所选多种算法整合为处理流程，并根据计算机性能自动判断使用GPU/CPU处理预览窗口的右侧窗口中的视频文件，获得增强处理后的视频文件；
处理结果预览模块用于显示经过增强处理后的视频文件，右侧窗口在每增加、减少、调整处理算法时均对显示的视频文件进行刷新，获得处理后的视频文件；
数据存储模块对处理后的视频文件选择视频格式、编码方式以及视频帧率，系统自动对处理数据进行编码并进行存储。
本发明的有益效果：
一、本发明所述的智能处理系统支持高分辨率卫星视频数据的无限制读取；支持视频格式、编码方式、视频帧率自定义的视频无损耗存储；支持针对遥感应用的高级增强处理算法集成；支持多线程和GPU优化加速；支持处理结果预览；
二、本发明采用OpenCV实现对高分辨率卫星视频影像的无限制、无损耗的视频数据读取，支持视频格式、编码方式、视频帧率自定义的视频无损耗存储功能；
三、本发明采用C++、OpenCV实现增强处理模块，包含用于提升视频视觉效果的初级增强处理算法(如对比度、亮度、颜色自适应调节，锐化平滑，直方图均衡化，线性拉伸，视频插帧等)和用于提取特定信息的高级增强处理算法(如多帧超分辨率重建、影像去雾、影像去抖动、自动白平衡等)，并预留系统接口以备后续处理算法集成。
四、本发明所述的智能处理系统中增强处理模块中根据计算机性能自动运用GPU和多线程加速技术，并自动生成一键式处理流程；所设计的处理结果预览模块，为用户提供处理效果预览以避免多次处理操作所浪费的时间。
附图说明
图1为本发明所述的适用于大面阵米级高分辨率卫星的视频影像智能处理系统人原理框图；
图2为本发明所述的适用于大面阵米级高分辨率卫星的视频影像智能处理系统中左侧窗口和右侧窗口显示效果图；
图3为本发明所述的适用于大面阵米级高分辨率卫星的视频影像智能处理系统中采用增强算法进行颜色调节后的左右窗口的效果图；
图4为本发明所述的适用于大面阵米级高分辨率卫星的视频影像智能处理系统中采用增强算法进行锐化后的左右窗口的效果图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1至图4说明本实施方式，适用于大面阵米级高分辨率卫星的视频影像智能处理系统，包括数据读取模块、增强处理模块、处理结果预览模块和数据存储模块；
所述数据读取模块：通过打开文件选择视频文件，系统根据视频文件信息自动选择相应解码器对视频数据进行解码；
增强处理模块：集成初级和高级增强处理算法，大部分算法为全自动算法，仅需窗口勾选即可生效，小部分算法为半自动人机交互算法，用户可自行调整参数以取得理想处理结果；
处理结果预览模块：左侧窗口显示视频首帧原始影像，右侧窗口显示增强处理后的首帧影像，右侧窗口在每增加、减少、调整一种处理算法时均对显示内容进行刷新，同时，两侧窗口均支持图像存储功能，满足用户对单帧原始影像或单帧处理影像的再编辑需求；
数据存储模块：用户可自行对输出视频数据的视频格式、视频帧率和编码方式进行选择，通过“处理视频并保存成视频”输出处理结果，通过“暂停”、取消对存储过程进行控制；同时，用户可通过生成测试视频进行短时长处理结果预览，也可通过处理视频并保存成图片将处理后数据的每帧以图像形式存储；数据存储模块右侧窗口内显示增强处理流程所用算法名称、处理进度及处理时间；
本实施方式所述的智能处理系统的工作流程为：
一、视频数据读取：根据视频数据信息自动选择对应解码器对视频数据进行解码，并在预览窗口中(左窗口)显示解码后的首帧影像；
二、视频增强处理：用户根据应用需求选择多种初级和高级增强处理算法，系统自动将所选多种算法整合为处理流程，并根据计算机性能自动判断使用GPU/CPU进行处理、自动判断处理流程中线程数量；
三、处理结果预览：在预览窗口中(右窗口)显示经过上述流程增强处理后的首帧影像，同时用户可根据需求自行选择是否生成短时长预览视频，以判断步骤二中所选算法的处理效果是否达到用户需求，如用户对处理效果不满意，可再次操作步骤二重新选择处理算法；
四、视频数据存储：用户根据应用需求选择合适的视频格式、编码方式、视频帧率，系统自动对处理数据进行编码并进行存储；
本实施方式中，采用OpenCV实现对不同视频尺寸、数据大小、编码方式等均无限制的数据读取和存储模块，可对不同视频格式、不同编码方式的视频数据进行无损耗读取，可对处理视频进行视频格式、编码方式、视频帧率等自定义的无损耗存储；
本实施方式采用C++和OpenCV实现增强处理，所述增强处理模块包括初级增强处理模块和高级增强处理模块；初级增强处理模块采用提升视频视觉效果的初级增强处理算法，对视频文件进行对比度、亮度、颜色自适应调节，锐化平滑，直方图均衡化HE，对比度受限的自适应直方图均衡化CLAHE，自适应直方图均衡化AHE，颜色迁移Color Transfer，线性拉伸和视频插帧；高级增强处理模块采用提取特定信息的高级增强处理算法，对初级处理视频文件进行多帧超分辨率重建、影像去雾、影像去模糊和自动白平衡的处理，并预留系统接口以备后续处理算法集成。
本实施方式利用多线程和GPU技术对增强处理模块进行加速优化，大幅缩短增强处理模块的运行时间，自动生成稳定、高效、智能的一键式处理流程；
本实施方式中设计的处理结果预览模块，提供单帧影像原始图和处理效果图的对比窗口，在进行处理流程前即可预览将获得的处理结果单帧效果图，判断处理结果是否满意，有效避免用户对处理结果不满意后重新处理所浪费的时间；
本实施方式中设计的处理结果预览模块，提供短时长处理结果预览功能，根据用户需求提供短时长(如视频前30帧)的处理结果，生成预览视频，为用户判断处理算法是否合理提供可视化参考。
Claims (4)
1.适用于大面阵米级高分辨率卫星的视频影像智能处理系统，包括数据读取模块、增强处理模块、处理结果预览模块和数据存储模块，其特征是；
所述数据读取模块用于读取视频文件并选择解码器对视频文件进行解码，并在预览窗口的左侧窗口中显示解码后的原始视频文件；
所述增强处理模块集成初级和高级增强处理算法，根据应用需求选择多种初级和高级增强处理算法，系统自动将所选多种算法整合为处理流程，并根据计算机性能自动判断使用GPU/CPU处理预览窗口的右侧窗口中的视频文件，获得增强处理后的视频文件；
处理结果预览模块用于显示经过增强处理后的视频文件，右侧窗口在每增加、减少、调整处理算法时均对显示的视频文件进行刷新，获得处理后的视频文件；
数据存储模块对处理后的视频文件选择视频格式、编码方式以及视频帧率，系统自动对处理数据进行编码并进行存储。
2.根据权利要求1所述的适用于大面阵米级高分辨率卫星的视频影像智能处理系统，其特征在于；所述数据存储模块还用于输出处理结果，通过暂停、取消对存储过程进行控制；同时，通过生成测试视频进行短时长处理结果预览，通过处理视频并保存成图片将处理后数据的每帧以图像形式存储；
数据存储模块右侧窗口内显示增强处理流程所用算法名称、处理进度及处理时间。
3.根据权利要求1所述的适用于大面阵米级高分辨率卫星的视频影像智能处理系统，其特征在于；所述左侧窗口和右侧窗口均支持图像存储功能。
4.根据权利要求1所述的适用于大面阵米级高分辨率卫星的视频影像智能处理系统，其特征在于；采用C++和OpenCV实现增强处理，所述增强处理模块包括初级增强处理模块和高级增强处理模块；初级增强处理模块采用提升视频视觉效果的初级增强处理算法，对视频文件进行对比度、亮度、颜色自适应调节，锐化平滑，直方图均衡化，线性拉伸和视频插帧；
高级增强处理模块采用提取特定信息的高级增强处理算法，对初级处理视频文件进行多帧超分辨率重建、影像去雾、影像去模糊和自动白平衡的处理。
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