一種多核并行sar圖像變化信息實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圖像變化信息實時提取方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]SAR(Synthetic Aperture Radar，合成孔徑雷達)是一種高分辨力的成像雷達，具有全天候、全天時、強穿透的工作能力。目前，SAR成像技術(shù)廣泛應用于地球遙感、海洋研宄、資源勘探、災情預報和軍事偵察等領(lǐng)域。
[0003]SAR圖像變化信息實時提取具有廣闊的應用背景。利用實時處理技術(shù)，通過對同一地區(qū)不同時間段SAR圖像的對比，可實時了解戰(zhàn)場態(tài)勢、監(jiān)控并預判敵方行動、打擊效果評估、土地利用分析、災情預報等。在實際應用中，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，基于單機串行處理的SAR圖像解譯平臺很難滿足實際需求，因此，通過某種技術(shù)實現(xiàn)SAR圖像變化信息的快速解譯具有重大的現(xiàn)實意義。

【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圖像變化信息實時提取方法。
[0005]為實現(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圖像變化信息實時提取方法，該方法包括下列順序的步驟:
[0006](I) SAR實時圖像處理板接收到SAR成像處理板實時生成的SAR圖像；
[0007](2) SAR實時圖像處理板判斷是否有基準圖索引，若判斷結(jié)果為是，則進入下一步，否則，向記錄儀申請基準圖索引列表后進入下一步；
[0008](3) SAR實時圖像處理板通過解讀SAR圖像頭文件判斷任務類別，若為基準圖任務，則將該接收的SAR實時圖像生成基準圖，更新基準圖索引，并將基準圖和基準圖索引存入記錄儀；若為變化信息實時提取任務，則根據(jù)基準圖索引查找與之匹配的基準圖，保留基準圖序號，向記錄儀申請相應的基準圖進行變化檢測處理，將處理結(jié)果輸出。
[0009]所述基準圖索引列表包括三部分內(nèi)容:每幅基準圖圖像參數(shù)、重點區(qū)域地理信息參數(shù)和關(guān)注目標特征參數(shù)，所述基準圖圖像參數(shù)是指基準圖成像的地理位置信息，所述重點區(qū)域地理信息參數(shù)是指重點區(qū)域角點經(jīng)瑋度。
[0010]所述生成基準圖包括下列順序的步驟:
[0011](I)接收到生成基準圖的任務指令后，判斷是否有基準圖索引，如果有基準圖索弓I，則讀取基準圖索引里已有的基準圖序列號，令當前基準圖序列號為已有的基準圖序列號加1，判斷基準圖索引中是否有重點區(qū)域，若判斷結(jié)果為是，則生成精細基準圖，否則，生成普通區(qū)域基準圖；如果沒有基準圖索引，則令當前基準圖序列號為1，生成普通區(qū)域基準圖；
[0012](2)確定基準圖的分辨率，將圖像校正到高斯坐標系，并修改校正后的圖像參數(shù)，將標準格式的基準圖存入記錄儀，同時，在基準圖索引列表中增加新的基準圖信息并存入記錄儀。
[0013]所述變化信息實時提取包括下列順序的步驟:
[0014](I)坐標轉(zhuǎn)換和重疊區(qū)域提取:將當前SAR實時圖像的地理位置信息和基準圖索引列表中的每幅基準圖的地理信息作對比，計算SAR實時圖像和基準圖的重疊區(qū)域面積，按照重疊區(qū)域面積從大到小的順序保留基準圖序列號，優(yōu)先向記錄儀申請重疊面積較大的基準圖，以與基準圖相同的分辨率將SAR實時圖像幾何校正到高斯坐標系下，校正后基準圖和SAR實時圖像在同一坐標系下；
[0015](2)圖像配準:取出SAR實時圖像和基準圖的重疊區(qū)域，完成重疊區(qū)域的粗配準和精配準，再將實時圖插值，重采樣；
[0016](3)變化目標檢測處理:利用對數(shù)比值法構(gòu)造基準圖和SAR實時圖像的差異圖，基于CFAR統(tǒng)計計算分割閾值，經(jīng)過圖像分割之后，采用目標篩選的方法，擯棄面積、輻射強度參數(shù)非符合目標特征的區(qū)域，生成最終的變化檢測結(jié)果。
[0017]所述計算SAR實時圖像和基準圖的重疊區(qū)域面積包括下列步驟:
[0018](I)依次取出基準圖索引文件中每幅基準圖的地理位置信息；
[0019](2)以基準圖中心點坐標為高斯坐標原點，以正東方向為高斯坐標X軸，以正北方向為高斯坐標Y軸，將基準圖和SAR實時圖像的頂點經(jīng)瑋度坐標轉(zhuǎn)換為高斯坐標；
[0020](3)計算基準圖與SAR實時圖像重疊的多邊形頂點坐標，并在此基礎(chǔ)上計算重疊區(qū)域多邊形面積。
[0021]所述粗配準是指，從基準圖和SAR實時圖像的重疊區(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，對基準圖樣本區(qū)域進行FFT變換，對SAR實時圖像樣本區(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)果進行FFT變換，計算基準圖和SAR實時圖像交叉能量譜，尋找能量譜最大時對應的旋轉(zhuǎn)角度和空域位置，進而確定SAR實時圖相對基準圖的旋轉(zhuǎn)平移量。
[0022]所述精配準是指，在SAR實時圖像上確定待配準窗口，在基準圖上確定搜索窗口，在搜索窗口內(nèi)移動配準窗口，計算不同位置配準窗口與移動窗口的像素相似性，相似性最大所對應的移動窗口的偏移位置即為配準位置，兩個窗口之間的相似性用最大相關(guān)系數(shù)衡量，依次計算所有搜索窗口，求出所有控制點位置，利用最小二乘法擬合出兩幅圖之間的對應關(guān)系，對SAR實時圖像進行重采樣，內(nèi)插出實時圖的最佳配準位置。
[0023]所述變化目標檢測處理方法如下:對SAR實時圖和基準圖對應點相除取對數(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，相對基準圖，變化目標分為在SAR實時圖像中增加目標或者減少目標兩種，統(tǒng)計差異圖均值m和方差V，計算分割閾值:增加目標閾值tl = m+k.V，減少目標閾值t2 = m-k.v，差異圖中大于tl為新增目標，小于t2為減少目標；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圖像變化信息實時提取裝置，包括:
[0025]SAR成像處理板，用于實時生成SAR圖像；
[0026]SAR實時圖像處理板，用于接收實時SAR圖像；完成與記錄儀之間的數(shù)據(jù)交互；實現(xiàn)SAR圖像變化信息的實時提?。?br>[0027]高速數(shù)據(jù)路由鏈路，實現(xiàn)SAR成像處理板與SAR實時圖像處理板之間、SAR實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，用于建立基準圖數(shù)據(jù)庫，存儲基準圖索引列表；向SAR實時圖像處理板發(fā)送基準圖索引列表或基準圖；存儲變化檢測處理結(jié)果。
[0029]所述SAR實時圖像處理板采用8核TMS320C6678單片機作為核心處理器。
[0030]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的優(yōu)點如下:第一，系統(tǒng)通用型強，易于擴展:可以根據(jù)任務量不同擴展圖像處理裝置，本發(fā)明使用一片8核TMS320C6678DSP，當任務量大時、實時性要求高時，可擴展多片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；第二，變化檢測算法設(shè)計穩(wěn)健靈活，通過圖像配準將基準圖像和待檢測圖像關(guān)聯(lián)起來，然后將基準圖像作為先驗信息，對待檢測圖像中的感興趣的信息進行提取，能夠提取監(jiān)視區(qū)域的人工目標，如飛機、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，情報判圖分析人員可直觀識別目標的幾何外形、輻射強度等特征，操作簡單，可及時對地物的變化情況做出準確地辨識、對變化目標種類進行辨識，監(jiān)視軍事目標和兵力部署的變化、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)明的基準圖生成方法流程圖；
[0034]圖4為本發(fā)明的變化信息實時提取方法流程圖；
[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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