CN113706556A

CN113706556A - 一种影像切片边缘碎片快速探测与替换方法

Info

Publication number: CN113706556A
Application number: CN202110960853.XA
Authority: CN
Inventors: 曾麦脉; 罗成; 刘亚飞; 顾祝军; 王晓刚; 陈谢宁; 何秋银
Original assignee: Pearl River Hydraulic Research Institute of PRWRC
Current assignee: Pearl River Hydraulic Research Institute of PRWRC
Priority date: 2021-08-20
Filing date: 2021-08-20
Publication date: 2021-11-26
Anticipated expiration: 2041-08-20
Also published as: CN113706556B

Abstract

本发明公开了一种影像切片边缘碎片快速探测与替换方法，包括以下步骤：S1、请求屏幕范围内的若干格网的影像切片数据；S2、对每个格网内的多期影像切片按时间顺序进行排序；S3、对于每个格网，取最新时间的一个切片，判定各网格内的切片是否为碎片；S4、如果判定某一网格内的切片为完整切片，则返回该切片填充对应的格网；S5、如果判定某一网格内的切片为碎片，则标记并剔除该切片，取同一格网内下一个最新时间的切片重复进行步骤S3，直至返回完整切片。本发明用极小的运算代价，快速决定在某格网内使用哪一期影像的切片数据，实现替换碎片的同时，还能减轻服务器运算负担，提升了响应速度。

Description

一种影像切片边缘碎片快速探测与替换方法

技术领域

本发明涉及遥感影像处理技术领域，更具体涉及一种影像切片边缘碎片快速探测与替换方法。

背景技术

遥感技术以地球作为完整的系统，研究其各圈层的空间结构及相互作用，将遥感数据进行定性、定量分析，解决地球资源与环境等方面的问题。遥感技术所具有宏观、快速和重复观测的优势，在国土、水利、林业和农业的环境保护和资源调查中广泛应用。

在屏幕上加载遥感影像切片作为地图底图时，需要将特定级别的切片拼接以铺满屏幕。每个切片是某期影像根据共同的切片方案制作出来的，大多数情况下，切片方案的格网线与某期影像的边缘不重合，导致影像边缘的切片出现不完整切片，或者全空白数据切片，即碎片。碎片中无数据的区域就需要用同一个切片格网的较旧影像的切片融合补足。在不经额外处理的情况下，系统不清楚某个碎片的具体空白区域，如果用相同区域一个旧影像的切片融合补足，由于同样不清楚旧影像切片是否也是碎片，以及其无效数据的区域，所以同样也不清楚是否已经补充完整。

为解决上述问题，目前有两种技术方案可以采取：

1)直接获取某个切片格网下的所有历史切片，直接融合后输出，可以理解为“最大限度努力”方法，但是这种方法会造成大量冗余的融合操作，毕竟大部分的切片都是完整的，不需要再融合历史切片，且随着历史影像数据的增加，效率下降明显。

2)采用方法探测影像切片是否为碎片，甚至探测碎片无效数据的区域，然后按需决定是否融合较旧的切片以及融合多少张才能补齐。该技术方案的一个关键因素是快速，如果探测碎片的计算耗时太长，会极大影响切片返回数据的效率。毕竟影像切片的目的，就是用空间换时间，获取更快的底图加载速度。

现有技术方案存在的缺点为：

采用第1)种技术方案的“最大限度努力”方法不对碎片进行探测，直接叠加融合格网内所有的历史切片数据，当同一格网处最新的切片不是碎片时，后面所有历史影像切片的叠加融合操作就是多余操作，这种计算资源的浪费，是非常可观的，因为影像总是呈块状，大部分区域都应该不是碎片，屏幕显示区域总是要请求多个切片格网，每个格网都进行多期切片的叠加融合操作，将极大消耗处理性能。即使是碎片区域，如果叠加到一个完整切片，按理应停止叠加，如果继续叠加该网格内的所有历史切片数据，随着历史数据的增多，计算资源消耗也随之增加。所以该技术方案并不适合影像期次较多的多期影像发布。

采用第2)种技术方案的关键，在于快速探测碎片的方法，目前尚未检索到专门针对影像切片碎片探测的方法。影像切片作为一个图片，空白区域也就是无数据区域。对图片无数据区域的检测方法，显而易见的方法是通过判读每个像素的值，来统计无数据区域所占的比例，进一步还可以统计无数据区域的位置情况。但是，这种检测方法运算量过大。因此，需要探索更高效的碎片检测方法，以降低服务器运算负担，满足影像切片数据发布的响应时效性需求。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种影像切片边缘碎片快速探测与替换方法，以解决背景技术的问题，以用极小的运算代价，快速决定在某格网内使用哪一期影像的切片数据，实现替换碎片的同时，还能减轻服务器运算负担，提升响应速度。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种影像切片边缘碎片快速探测方法，用横、竖线条对切片四条外边逐条扫描，只探测切片最外边界上的四条像素条；如果某一像素条中无数据像元所占比例大于设定阈值，则判定该像素条所对应范围内的切片为碎片。

一种影像切片边缘碎片快速替换方法，包括以下步骤：

S1、请求屏幕范围内的若干格网的影像切片数据；

S2、对每个格网内的多期影像切片按时间顺序进行排序；

S3、对于每个格网，取最新时间的一个切片，并按照所述的一种影像切片边缘碎片快速探测方法进行检测，判定各网格内的切片是否为碎片；

S4、如果判定某一网格内的切片为完整切片，则返回该切片填充对应的格网；

S5、如果判定某一网格内的切片为碎片，则标记并剔除该切片，取同一格网内下一个最新时间的切片重复进行步骤S3，直至返回完整切片；

S6、将返回的每个格网内判定有效的切片传输至客户端。

进一步优化技术方案，所述步骤S5和S6中，若检测到最后全是碎片则返回空白切片，并将返回的每个格网内的空白切片传输至客户端。

由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

本发明用极小的运算代价，通过快速判定切片是否为碎片的方法，快速决定在某格网内使用哪一期影像的切片数据，实现替换碎片的同时，还能减轻服务器运算负担，提升了响应速度。与完整探测整张切片的所有像元相比，本发明探测运算的代价大幅降低。一次客户端的请求一般会有几十个切片，因此本发明可以减少千倍数量级的像元探测数，对运算量的减轻效果显著。

附图说明

图1为本发明一种影像切片边缘碎片快速替换方法的流程示意图；

图2为本发明一种影像切片边缘碎片快速探测方法的流程示意图；

图3为本发明某景影像在格网中的位置示意图；

图4为本发明按格网切片后完整的切片示意图；

图5为本发明边缘切出的各种碎片的示意图；

图6为本发明多期历史影像叠加示意图；

图7为本发明切片最外边框四条像素边扫描示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

通过对碎片形态的观察，可以得出结论：无数据区域基本是整块出现在切片的边缘，如果用横、竖线条对切片逐条扫描，四条外边中总有一条，其无数据像元数所占比例是所有扫描线中最大的。一般不会有特别异性的整块影像，如果确实出现，先裁剪再切片，以此规避小概率事件发生。

因此本发明提出一种影像切片边缘碎片快速探测方法，用横、竖线条对切片四条外边逐条扫描，只探测切片四条最外边界上的像素条。如果某一像素条中无数据像元所占比例大于设定阈值，则判定该像素条所对应范围内的切片为碎片。

一种影像切片边缘碎片快速替换方法，结合图1至图7所示，包括以下步骤：

S1、客户端请求屏幕范围内若干格网的影像切片数据。客户端能够请求屏幕范围所有格网的切片数据。

S2、系统对每个格网内的多期影像切片按时间顺序进行排序。

S3、对于每个格网，取最新时间的一个切片，并按照一种影像切片边缘碎片快速探测方法进行检测，进入碎片判定子流程，判定各网格内的切片是否为碎片。

步骤S3具体方法如下：

S31、取切片横竖每个最外边的单条像元，存为四条像元边。从切片四条像元边分别取像元值，分别为上边缘像元值数组、下边缘像元值数组、左边缘像元值数组、右边缘像元值数组。切片最外边框四条像素边扫描示意图如图7所示。

S32、分别计算、统计每条像元边无数据像元所占比例，并判定无数据像元所占比例是否超过阈值。

S33、如果有一条像元边中，无数据像元所占比例超过设定的阈值，则判定该切片为碎片，否则为完整切片。

S4、如果判定某一网格内的切片为完整切片，则返回该切片填充对应的格网。

S5、如果判定某一网格内的切片为碎片，则标记并剔除该切片，取同一格网内下一个最新时间的切片重复进行步骤S3，直至返回完整切片。

S6、将返回的每个格网内判定有效的切片传输至客户端。

步骤S5和S6中，若检测到最后全是碎片则返回空白切片，并将返回的每个格网内的空白切片传输至客户端。

本发明在进行影像切片边缘碎片探测、替换时，能够并行处理所有请求的切片。

影像切片网格指某个特定切片方案下格网的划分规则，一般都是正方形格网，某景影像在格网中的位置如下图3所示，由于影像数据多数不是正方形，且边缘与格网边缘不重合，影像切片时，会按影像的外轮廓矩形进行切片，所以按格网切片后，产生碎片。

按格网切片后完整的切片如图4所示。边缘切出的各种碎片的示意图如图5所示，图中阴影为有数据区域，白色为无数据区域。

多期历史影像叠加示意图如图6所示。对于一个支持多期历史影像切片管理的系统，当最新一期影像数据不能覆盖查看区域时，可以用历史影像的切片来补充。例如图中A影像是较新影像，B影像是较旧影像，(9，1)号格网处，A影像的切片是碎片，B影像的切片是完整切片，所以该格网处应该用B影像的切片。

本发明的核心技术在于用很小的运算代价，快速判定切片是否为碎片。与完整探测整张切片的所有像元相比，本发明探测运算的代价大幅降低。以256×256像元的切片为例，本方法只需探测合计256×4次像元，而整张切片探测方法需要探测256×256次像元。一次客户端的请求一般会有几十个切片，因此本发明可以减少千倍数量级的像元探测数，对运算量的减轻效果显著。

Claims

1.一种影像切片边缘碎片快速探测方法，其特征在于，用横、竖线条对切片四条外边逐条扫描，只探测切片最外边界上的四条像素条；如果某一像素条中无数据像元所占比例大于设定阈值，则判定该像素条所对应范围内的切片为碎片。

2.一种影像切片边缘碎片快速替换方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、请求屏幕范围内若干格网的影像切片数据；

S2、对每个格网内的多期影像切片按时间顺序进行排序；

S3、对于每个格网，取最新时间的一个切片，并按照如权利要求1所述的一种影像切片边缘碎片快速探测方法进行检测，判定各网格内的切片是否为碎片；

S6、将返回的每个格网内判定有效的切片传输至客户端。

3.根据权利要求2所述的一种影像切片边缘碎片快速替换方法，其特征在于，所述步骤S5和S6中，若检测到最后全是碎片则返回空白切片，并将返回的每个格网内的空白切片传输至客户端。