專利名稱：機(jī)載推帚式數(shù)字成像系統(tǒng)數(shù)據(jù)完整性控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多維集成遙感信息獲取系統(tǒng)中的高光譜圖像數(shù)據(jù)完整性的控制方法，具體地說，是一種機(jī)載推帚式數(shù)字成像系統(tǒng)數(shù)據(jù)完整性控制方法。
背景技術(shù)：
在多維(高光譜分辨率、高空間分辨率和激光測距數(shù)據(jù))集成遙感系統(tǒng)中高光譜成像儀通常都采用推帚成像方式，其寬視場(42°)的成像指標(biāo)是通過采用了分割視場方案來解決的。由于每次對地面的垂直于飛行方向的一行像元成像，因此有可能發(fā)生由于存儲速度跟不上數(shù)據(jù)采集速度或者成像儀采集環(huán)節(jié)出錯而造成漏行現(xiàn)象，本發(fā)明稱之為數(shù)據(jù)的不完整(在這里特指數(shù)據(jù)行的不連續(xù)性)。眾所周知，漏行對像點(diǎn)的空間定位有很大影響，尤其是影響到數(shù)據(jù)的空間定位精度，因此必須采取必要措施減少或消除漏行現(xiàn)象，同時保證漏行的可檢測性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有遙感數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中通過使用硬件設(shè)備來確保在傳輸和存儲過程中的數(shù)據(jù)完整性的不足，提出一種直接以圖像數(shù)據(jù)為處理、分析的對象進(jìn)行數(shù)據(jù)完整性控制的方法，使得在不增加現(xiàn)有硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)復(fù)雜度和成本的前提下，實(shí)現(xiàn)對圖像數(shù)據(jù)漏行數(shù)目的檢測及對所漏數(shù)據(jù)的補(bǔ)充。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下根據(jù)本發(fā)明的一種機(jī)載推帚式成像系統(tǒng)中的高光譜圖像數(shù)據(jù)完整性的控制方法，系直接以圖像數(shù)據(jù)作為處理分析的對象進(jìn)行數(shù)據(jù)完整性的控制，其步驟包括a.先求取高光譜圖像數(shù)據(jù)的局部時間片的時間間隔數(shù)組的中值，并以所得中值作為該局部圖像采集的時間隔標(biāo)準(zhǔn)值tstd；b.計(jì)算時間間隔的變化累積tsum(i)=Σk=0i[t(k)-tstd]]]>其中t(k)為第k幀圖像采集所用時間，tsum(i)為第i點(diǎn)之前的所有時間片與時間間隔標(biāo)準(zhǔn)值(tstd)之差的累積，如果第i點(diǎn)之前的所有時間片與時間間隔的標(biāo)準(zhǔn)值的差為零，則tsum(i)＝0；c.對該時間間隔的變化累積值進(jìn)行適當(dāng)寬度的中值濾波；d.判定是否存在階躍時間間隔變化累積？確定階躍存在的位置出現(xiàn)數(shù)據(jù)采集漏行，并根據(jù)階躍幅度確定漏行數(shù)量；采用臨域插值法對漏行位置的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充。
進(jìn)一步，所說的中值濾波寬度，其選取根據(jù)時間間隔標(biāo)準(zhǔn)值漂移的速度選取確定；一般地采用7點(diǎn)或11點(diǎn)中值濾波；所說的根據(jù)階躍強(qiáng)度確定漏行數(shù)是根指漏行數(shù)量與階躍強(qiáng)度成正比，即漏行數(shù)＝階躍幅度/時間間隔標(biāo)準(zhǔn)值。
如上所述，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明系直接以圖像數(shù)據(jù)作為處理分析的對象而進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)完整性控制，因此，不增加現(xiàn)有硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)復(fù)雜度和增加成本便能對圖像數(shù)據(jù)漏行數(shù)目進(jìn)行檢測和對漏行數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充。


圖1是本發(fā)明中的時間間隔變化累積檢測漏行的算法流程圖。
圖2-1～圖2-4是根據(jù)本發(fā)明方法對所選取的一個有萬行的數(shù)據(jù)的高光譜圖像的分析結(jié)果圖，圖中橫坐標(biāo)為圖像行號，圖2-1為圖像采集時間間隔曲線；圖2-2所示曲線為第i點(diǎn)之前的所有時間片與標(biāo)準(zhǔn)時間間隔之差的累積(即時間間隔變化累計(jì)值)，圖2-3所示曲線為濾波后的值，可見階躍變化發(fā)生的位置，曲線開始部分的曲率表現(xiàn)了時間間隔的漂移；圖2-4為漏行判斷結(jié)果，利用結(jié)束時間和起始時間的差值判斷漏行數(shù)為0，利用階躍判斷漏行數(shù)為1，顯然后者更準(zhǔn)確。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合圖1～圖2-4給出，本發(fā)明的實(shí)施例以由圖像獲取設(shè)備記錄的64位時間片數(shù)據(jù)作為檢測漏行的依據(jù)，使用時間間隔變化累積的方法對獲取的高光譜航帶數(shù)據(jù)進(jìn)行漏行情況分析，準(zhǔn)確確定圖像漏行位置和數(shù)量，并使用臨域插值法對漏行進(jìn)行補(bǔ)充。
一般情況下，兩幀高光譜圖像的采集時間間隔為20ms，但在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)很多第一幀圖像耗時可能超過20ms，甚至達(dá)到30ms，但其下一幀僅耗時10ms，這是因?yàn)橄到y(tǒng)采集時間耗時很短，耗時的是串行傳送存儲過程，在存儲計(jì)算機(jī)忙時需要等待時間，如果這個等待時間在下一幀圖像采集脈沖之前結(jié)束，則現(xiàn)有的一幀不會丟失。圖的曲線是每一幀圖像的時間片數(shù)據(jù)，可見大多數(shù)為20ms，但是有多處連續(xù)兩幀異常，一幀30ms，一幀10ms，也就是兩楨的和為約40ms，此時判斷沒有丟幀。這種情況非常普遍，而且還會有更復(fù)雜的情況，也就是3行或更多行異常時間間隔變化組合，但結(jié)果卻沒有丟失數(shù)據(jù)，為了將這種情況和丟幀情況區(qū)分開來，本實(shí)施例采用了如下的濾波步驟1)求出假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的相鄰兩幀間的時間間隔，由于時間間隔也會漂移，因此采用高光譜圖像數(shù)據(jù)一定范圍內(nèi)(局部)的時間片的時間間隔的中值作為該部分圖像采集的標(biāo)準(zhǔn)時間間隔，設(shè)該標(biāo)準(zhǔn)時間間隔為tstd；2)計(jì)算時間間隔變化的累積tsum(i)=Σk=0i[t(k)-tstd]]]>其中t(k)為第k幀圖像采集所用的時間，tsum(i)為第i點(diǎn)之前的所有時間片與標(biāo)準(zhǔn)時間間隔的差的累積，如果第i點(diǎn)之前的所有時間片與標(biāo)準(zhǔn)時間間隔的差為零，則tsum(i)＝0；3)對該時間間隔變化累積值進(jìn)行適當(dāng)寬度的中值濾波，濾除時間局部變化的情況，濾波寬度的選區(qū)需要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)時間間隔漂移的速度選區(qū)，在本實(shí)施例中，采用7點(diǎn)和11點(diǎn)中值濾波；4)判斷階躍的存在，認(rèn)定階躍存在的位置出現(xiàn)漏行，漏行數(shù)量與階躍的幅度成正比，漏行數(shù)＝階躍幅度/tstd。
5)根據(jù)高光譜圖像的空間和譜間都具有高相關(guān)性的特點(diǎn)，采用臨域插值法對漏行位置的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充。
參閱圖1所示，本發(fā)明中的時間間隔變化累積程序100，其步驟如下S1000，判讀航帶第i個文件，若i＝0，且文件[i]為假，執(zhí)行S10010，程序結(jié)束；若i＞o，且文件[i]為真，執(zhí)行S1001，提取時間片，寫入數(shù)組Time-Array；若i＞0，且文件[i]為假，則依次執(zhí)行S1002-S10010，S1002，計(jì)算相鄰時間片之間的時間間隔Interval_Array[i]＝Time_Array[I_1]-Time_Array[i]，S1003，求取時間間隔數(shù)組中值，作為時間間隔標(biāo)準(zhǔn)值Inrerral_Std＝median(Inlerval_Array)，S1004，計(jì)算時間片間隔與時間間隔標(biāo)準(zhǔn)值之差值，作為時間間隔偏移量
Offside_Interval_Array＝Interval_Array[i]-Interval_Std，S1005，計(jì)算第i點(diǎn)之前的所有時間片與時間間隔標(biāo)準(zhǔn)值的累積差T_Sum[i]，S1006，對第i點(diǎn)之前的所有時間片與時間間隔標(biāo)準(zhǔn)值的累積差T_Sum[i]進(jìn)行7點(diǎn)中值濾波，得到濾波數(shù)組Filtared_Array，S1007，濾波數(shù)組大于閾值？實(shí)施例中閾值＝0.65*標(biāo)準(zhǔn)時間隔；如果是執(zhí)行S1008，漏行標(biāo)志為真；否則執(zhí)行S1009，漏行標(biāo)志為假，最后，執(zhí)行S10010，程序結(jié)束。
參閱圖2-1、圖2-2、圖2-3和圖2-4，系先取一個有萬行的數(shù)據(jù)的高光譜圖像作為分析對象。圖2-4為分析結(jié)果；圖2-1為相鄰行的時間間隔(橫坐標(biāo)為圖像幀數(shù)，縱坐標(biāo)為時間間隔值)；圖2-2所示曲線為濾波前的時間間隔變化累積值(橫坐標(biāo)為圖像幀數(shù))，圖2-3所示曲線為7點(diǎn)中值濾波后的時間間隔變化累計(jì)，對比濾波前的曲線可以看出，中值濾波后所示曲線濾掉了窄脈沖，保留了階躍變化。通過檢測時間間隔變化累計(jì)曲線上的階躍變化判斷漏行的存在、數(shù)量及位置，如圖2-4所示。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)由于標(biāo)準(zhǔn)時間間隔的漂移(曲線前半部分的彎曲)，太大的中值濾波窗口反而可能發(fā)生錯誤，因此選擇窗口大小等于7，或等于11。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)載推帚式數(shù)字成像系統(tǒng)數(shù)據(jù)完整性控制方法，包括步驟a.要求取高光譜圖像數(shù)據(jù)的局部時間片的時間間隔數(shù)組的中值作為該局部圖像采集的時間間隔標(biāo)準(zhǔn)值tstd；b.計(jì)算時間間隔變化的累積tsum(i)=Σk=0i[t(k)-tstd]]]>其中t(k)為第k幀圖像采集所用的時間，tsum(i)為第i點(diǎn)之前的所有時間片與時間間隔標(biāo)準(zhǔn)值的差的累積，如果第i點(diǎn)之前的所有時間片與時間間隔標(biāo)準(zhǔn)值的差為零，則tsum(i)＝0；c.對該時間間隔變化累積值進(jìn)行適當(dāng)寬度的中值濾波；d.判定是否存在階躍時間間隔變化累積？確定階躍存在的位置處存在數(shù)據(jù)采集漏行，根據(jù)階躍的幅度確定漏行數(shù)量；e.采用臨域插值法對漏行位置的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載推帚式數(shù)字成像系統(tǒng)數(shù)據(jù)完整性控制方法，其特征在于，步驟c中，中值濾波的寬度，其選區(qū)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)時間間隔漂移的速度選區(qū)確定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載推帚式數(shù)字成像系統(tǒng)數(shù)據(jù)完整性控制方法，其特征在于，步驟c中，采用7點(diǎn)或11點(diǎn)中值濾波。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載推帚式數(shù)字成像系統(tǒng)數(shù)據(jù)完整性控制方法，其特征在于，根據(jù)濾波數(shù)組的模值≥(0.65*時間間隔標(biāo)準(zhǔn)值)判定漏行標(biāo)志向量為真。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載推帚式數(shù)字成像系統(tǒng)數(shù)據(jù)完整性控制方法，其特征在于，根據(jù)濾波數(shù)組的模值＜(0.65*時間間隔標(biāo)準(zhǔn)值)判定漏行標(biāo)志向量為假。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載推帚式數(shù)字成像系統(tǒng)數(shù)據(jù)完整性控制方法，其特征在于，步驟d中，所述的漏行數(shù)量與階躍幅度的關(guān)系為漏行數(shù)＝階躍幅度/時間間隔標(biāo)準(zhǔn)值。
全文摘要
一種機(jī)載推帚式數(shù)字成像系統(tǒng)數(shù)據(jù)完整性控制方法，包括步驟a.求取高光譜圖像局部時間片的時間間隔中值作為該局部圖像采集的時間間隔標(biāo)準(zhǔn)值
文檔編號G01S17/00GK1719278SQ20051002625
公開日2006年1月11日 申請日期2005年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月27日
發(fā)明者馬艷華, 王建宇, 舒嶸, 馬德敏, 徐衛(wèi)明 申請人:中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所