分布式遙感影像處理技術(shù)研究與原型系統(tǒng)構(gòu)建

黃芳++朱光興++盧俊

摘要：在信息時代中，遙感技術(shù)有著非常重要的作用。遙感技術(shù)的快速發(fā)展給人們帶來了越來越多的遙感數(shù)據(jù)，而且傳輸型高分辨率衛(wèi)星遙感圖像也引起了各國的普遍關(guān)注。隨著遙感數(shù)據(jù)的增加與分辨率的提高，遙感數(shù)據(jù)的處理與分析面臨著新的挑戰(zhàn)。如何實現(xiàn)對遙感數(shù)據(jù)的快速、準(zhǔn)確分析成為了當(dāng)前急需解決的重要問題。分布式計算技術(shù)將是解決該問題最為有效的途徑。本文從方法框架與技術(shù)實現(xiàn)兩個方面對分布式遙感影像處理技術(shù)進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：分布式計算；遙感影像處理；原型系統(tǒng)

隨著遙感技術(shù)的產(chǎn)生，遙感影像數(shù)據(jù)的存儲與處理技術(shù)就成為了研究的重點內(nèi)容，很多功能強大的遙感數(shù)據(jù)處理商業(yè)軟件系統(tǒng)在市場中涌現(xiàn)，信息處理的智能化程度得到了很大的提高。網(wǎng)絡(luò)時代的到來使得這些單機模式的處理軟件出現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境之下對遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實現(xiàn)對遙感影像數(shù)據(jù)更加高效、廣闊的利用已經(jīng)成為了研究的主要方向。

一、遙感數(shù)據(jù)智能化處理技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展

遙感數(shù)據(jù)處理與分析的發(fā)展階段包括定性分析、定位分析、趨勢分析、綜合分析等。對遙感數(shù)據(jù)處理與分析的研究歷程進(jìn)行分析，主要包括以下三個發(fā)展階段：

（一）傳統(tǒng)的處理與分析方法

利用人工目視或者計算機圖像處理等方式對遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析屬于傳統(tǒng)的方法，希望能夠通過人工或者自動實現(xiàn)遙感信息的增強、分類等，獲得一定的地學(xué)信息。傳統(tǒng)的遙感數(shù)據(jù)處理與分析方法在處理效率與分析精度方面都不完備。

（二）智能化的處理與分析方法

遙感數(shù)據(jù)的處理與分析在人工智能理論的基礎(chǔ)之上開辟了智能化發(fā)展的道路。神經(jīng)計算認(rèn)知模型與符合邏輯推理模型是人工智能技術(shù)在遙感數(shù)據(jù)處理與分析過程中最為主要的兩種應(yīng)用技術(shù)。

（三）處理與分析方法的發(fā)展

在傳統(tǒng)處理與分析方法、神經(jīng)計算認(rèn)知模型、知識系統(tǒng)等多種理論與技術(shù)的基礎(chǔ)上，建立了遙感數(shù)據(jù)空間信息處理與分析模型，其主要的發(fā)展方向是建立一體化的空間信息綜合分析系統(tǒng)。空間信息綜合分析系統(tǒng)的理論與方法的基礎(chǔ)是基于生理學(xué)的微觀認(rèn)知模型與基于心理學(xué)的宏觀認(rèn)知模型之間的相互結(jié)合。

二、遙感影像智能處理與分析方法

（一）地理信息系統(tǒng)（GIS）

實現(xiàn)遙感影像信息處理與地理信息系統(tǒng)的集成應(yīng)用已經(jīng)成為了研究的趨勢。兩者之間的集成關(guān)系為：遙感圖像信息為地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫提供給了信息來源與更新手段，地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)輔助遙感圖像信息提取與分析。

（二）人工智能理論

人工智能理論主要促進(jìn)了遙感圖像信息處理與分析中的信息分類發(fā)展。利用人工智能技術(shù)實現(xiàn)遙感圖像信息的自動分類是當(dāng)前遙感圖像信息處理研究與發(fā)展的主要趨勢。

（三）多尺度遙感圖像信息處理與分析

多尺度遙感圖形信息分析機制的引入解決了高空間分辨率遙感圖像信息的信息提取與分析問題。首先通過大尺度對遙感圖像信息進(jìn)行提取與分析，之后再進(jìn)行小尺度方面的分析，從而形成多尺度的特征描述圖像的單元集合。

三、TARIES.NET原型系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

（一）TARIES.NET原型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

TARIES.NET原型系統(tǒng)是對單機模式的泰力目標(biāo)識別與信息系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)改造而形成的，其實現(xiàn)的基礎(chǔ)是注冊服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)處理模型。網(wǎng)絡(luò)端圖像數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)通信與傳輸、服務(wù)資源注冊中心、節(jié)點與服務(wù)資源訪問接口是TARIES.NET原型系統(tǒng)的功能模塊。

（二）TARIES.NET原型系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

1.網(wǎng)絡(luò)段圖像數(shù)據(jù)模型

網(wǎng)絡(luò)段圖像數(shù)據(jù)模型（DIPM，Distributed Image Processing Model）主要的作用是管理與組織、處理數(shù)據(jù)，在整個原型系統(tǒng)中發(fā)揮著用戶操作接口的作用，是整個系統(tǒng)的核心組成部分。

采用UML建模語言對網(wǎng)絡(luò)段圖像數(shù)據(jù)模型進(jìn)行設(shè)計。在整個的設(shè)計過程中，網(wǎng)絡(luò)端圖像數(shù)據(jù)模型屬于網(wǎng)絡(luò)客戶端數(shù)據(jù)模型，這種模型需要負(fù)責(zé)的功能是顯示圖像與處理結(jié)果等基本操作，需要有一定的圖像基本處理功能支持。在網(wǎng)絡(luò)段圖像數(shù)據(jù)模型構(gòu)建的過程中，java Applet小程序是最為合適的選擇。在構(gòu)建平臺的客戶端數(shù)據(jù)模型的過程中，JAI（java advancing Imaging）高級圖形處理包為其提供了支持。

2.數(shù)據(jù)的通信與傳輸

對于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的分布式處理系統(tǒng)而言，通信機制有著非常重要的地位，是系統(tǒng)實現(xiàn)跨平臺的關(guān)鍵因素。在TARIES.NET原型系統(tǒng)中，通信機制需要解決的關(guān)鍵問題就是圖像數(shù)據(jù)的傳輸、參數(shù)與控制信息的通信。在TARIES.NET原型系統(tǒng)中采用簡單對象調(diào)用協(xié)議作為通信協(xié)議，

3.服務(wù)資源注冊中心

在TARIES.NET原型系統(tǒng)中，服務(wù)資源注冊中心是其核心的組成部分，屬于典型的B/S結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，主要的功能是用戶信息、服務(wù)資源、節(jié)點服務(wù)器的管理與注冊中心維護(hù)等。利用MVC構(gòu)建模型與J2EE技術(shù)來對服務(wù)資源注冊中心進(jìn)行設(shè)計。

4.節(jié)點與服務(wù)資源訪問接口

節(jié)點屬于計算資源，能夠為客戶提供計算服務(wù)。在TARIES.NET原型系統(tǒng)中，通過將WEB服務(wù)器布置在節(jié)點處來對客戶端請求進(jìn)行接受、響應(yīng)，之后通過分配功能模塊實現(xiàn)對服務(wù)資源的訪問。數(shù)據(jù)資源的保存形式大部分都是文件或者數(shù)據(jù)庫記錄，可以運用SOAP作為系統(tǒng)的傳輸協(xié)議。

總結(jié)

遙感數(shù)據(jù)獲取技術(shù)的快速發(fā)展與進(jìn)步，促進(jìn)了遙感數(shù)據(jù)信息獲取與處理技術(shù)的不斷發(fā)展。為了能夠更加高效、廣闊的利用遙感圖像信息，需要通過計算機與網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)來實現(xiàn)對遙感數(shù)據(jù)智能、高效的處理與分析。本文針對這種現(xiàn)狀提出了遙感影像處理模型，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)之上完成了分布式遙感影像處理TARIES.NET原型系統(tǒng)的構(gòu)建，促進(jìn)了遙感影像信息的處理與分析，提高了對其的利用效率。

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