多遙測圖像數據流的自動拼接與自動優選技術

摘要 本文在介紹多遙測圖像解碼系統硬件、框架結構的基礎上，提出可用于多遙測圖像數據流的自動拼接及優選技術，以此為圖像處理改進提供理論和有效方法。

【關鍵詞】多遙測圖像數據流 圖像數據自動拼接 圖像數據自動優選

為了克服遙測誤碼與丟幀等問題對圖像及其現實造成的干擾和影響，并提高對數據的綜合處理能力，使圖像畫面得以真實、清晰且流暢的現實，需針對多遙測圖像數據流提出一套自動拼接及優選技術。

1 圖像解碼系統

提出一套針對多遙測圖像數據流的自動拼接及優選方法，同時將此作為核心研究并提出相應的解碼系統。

1.1 系統硬件部分

該系統選擇雙冗余熱備，包括A、B兩套硬件設備，每套設備配置相同。當該系統接收1個遙測站點數據輸入時，每套設備接收同一遙測站A、B兩個平面數據，并從A、B平面數據中優選一路數據，按照相應幀結構挑路出圖像數據，分發給對應的圖像解碼機進行解碼、顯示。在系統同時接收多個站點的數據后，設備仍可接收平面數據，然后從中優選出數據;站點切換時，能將航天任務需要作為依據，定義時序腳本，借助系統完成數據快速切換，此外也支持手動切換。

1.2 系統框架結構

1.2.1 原碼接收

該模塊先從若干站點A、B平面接收原碼，再依靠拼接算法，將平面與站點進行異步拼接，以保證數據流可靠、正確。這一模塊主要采用以優質度綜合評價函數及滯環比較等為基礎的優選算法，選取出優質度最高的平面，使數據源質量達到最優，同時依靠定時器與切換算法，根據時間規劃，對接收站點進行自動切換，進而從根本上提高資源利用率。

1.2.2 圖像數據處理

該模塊對上一模塊的原碼實施挑路處理，再將完成處理的數據傳輸至發送模塊，其主要功能有：對數據格式進行驗證，保證所得數據的正確性與可靠性;以幀結構配置為依據，進行挑路處理;于緩沖區當中存儲數據，供自適應發送使用;分類存儲數據與原碼。

1.2.3 圖像數據發送

由于網絡不穩定等問題會使系統接收到大量原碼，因解碼模塊用于數據存儲的容量是有限的，一般無法在短時間內對大規模數據進行存儲。為確保數據穩定發送至解碼模塊，需采用可對發送速度進行自適應調節的技術措施，在緩沖區當中的數據提升至門限值n以后，對發送速度予以加快，直至降低至另外一個門限值m，對發送速度予以恢復。此做法需用到滯環比較器，調節函數為：

上式中，當v （K）為1時對圖像數據進行快速發送;當v （K）為O時對圖像數據按正常速度發送;v （K-l）表示上一時刻對應的數據發送速度調節函數;n與m均表示滯環門限，具有n>m的相互關系，其中n-般取10，m一般取5;ρ（k）為當前數據緩沖區中的圖像幀數量。

1.2.4 圖像數據解碼

該模塊主要接收經壓縮處理后的圖像數據，再對這些圖像數據進行放大、糾錯與解碼后，發送至監視器進行顯示。該模塊主要功能有：根據配置信息，對壓縮后的圖像數據進行實時接收;借助編碼技術，完成數據的糾錯;依靠解碼器，實現數據解碼，對真實數據予以還原;放大圖像數據，形成符合ITU-R 656標準的格式，并發送至監視器。

2 圖像處理改進

2.1 自動拼接

以上解碼系統從若干站點平面接收實時數據，因站點及平面不同，所以會使網絡路徑與數據源產生偏差，在接收端出現數據不同步等問題。在對站點及平面進行切換時，若強制切換原碼，則會使數據丟失，導致解碼出現錯誤。為確保圖像畫面能夠平滑過渡，切換時應采用優化處理機制。在下達切換指令后，系統對新、舊流順序進行自動識別，當新流在前時，不對數據流予以切換，保持舊流的接收和發送，但對新流數據進行緩存;當舊流幀計數和新流緩沖區第一幀技術相等時，開始切換，對發送速度進行上調，在新流緩沖區當中的數據被清空以后，將發送速度恢復到正常。當新流在后時，先不對數據流予以切換，下調發送速度，保持在線緩慢發送等待新流狀態，在新流幀計數和舊流幀計數相等后，開始切換，將發送速度恢復到正常，以此完成數據拼接。

2.2 自動優選

2.2.1 優質度綜合評價

平面優質度除了和數據質量息息相關，還會被上一時刻數據所影響，可見，優質度實際上是以前與當前全部幀數據綜合質量的加權函數，如果當前幀權重達到最大，則幀號越小，權重越低。通過量化處理可得到該函數遞歸計算公式：

一般的優選過程都支持人工干預。人工干預完成后，將提示是否進行自動優選。如果不進行，則直接使用人工選定的最終數據;如果進行，則將從下一幀開始實施優選判斷。在具體的優選過程中，還應采用拼接技術完成不同圖像圖像的切換。

3 結論

通過以上分析，得出下列結論：

（1）通過對以上自動拼接方法的應用，能解決平面與站點間由于異步等原因產生的數據錯位，使數據流真實、可靠。

（2）分別采用優質度綜合評價與滯環比較對數據進行自動優選，可在無需人工干預的情況下選出具有最高優質度的數據，從根本上保證了數據源質量。

（3）在自動切換的支持下，能以時間規劃為依據，借助定時器，對接收站點進行自動切換，保證切換效率。

參考文獻

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