遙感圖像產(chǎn)品元數(shù)據(jù)質量檢查軟件研制

羅嬌

(徐州市勘察測繪研究院，江蘇徐州 221000)

遙感圖像產(chǎn)品元數(shù)據(jù)質量檢查軟件研制

羅嬌?

(徐州市勘察測繪研究院，江蘇徐州 221000)

遙感圖像產(chǎn)品質量檢查工作是遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)過程生必不可少的一步。本研究建成的遙感圖像產(chǎn)品質量檢查系統(tǒng)是對遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品進行常規(guī)質量檢測的通用平臺，它能實現(xiàn)對TIF遙感圖像產(chǎn)品的元數(shù)據(jù)質量檢查。此系統(tǒng)使用Java開發(fā)語言、Eclipse RCP框架和WebSphere MQ技術進行設計，具有可拓展性強、可復用性強、方便維護的特點。

遙感數(shù)據(jù)；圖像處理；質量檢查系統(tǒng)

1 引 言

目前，對國內(nèi)外的遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)質量檢測通常分為定性和定量兩種方法。定性的檢查方法是通過移動窗口顯示目視檢查，定量的方法是對接收到的數(shù)據(jù)流中錯碼的情況進行定量分析。在這兩種檢測方法中，定性的檢測方法應用較多[1]。由于我國的遙感衛(wèi)星技術與國際發(fā)展前沿相比，還存在著一定的差距。所以對于一些遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品，是從國外引進整套的產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)，遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品質量檢測系統(tǒng)集成在整套系統(tǒng)中。在生產(chǎn)流程下，對遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品進行質量檢測主要是操作人員進行人工比對，人為因素造成錯誤的比例大，自動化程度低，影響了生產(chǎn)效率，同時也限制了系統(tǒng)的能力。除了在引進的整套產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)中進行遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品質量檢測外，也有公司開發(fā)了獨立的質量檢測系統(tǒng)。但由于各種遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品的格式復雜多樣，又面臨著一些對遙感衛(wèi)星技術封鎖的制約，這些系統(tǒng)普遍存在著支持的數(shù)據(jù)格式太少、檢測過程中人工干預較多、可拓展性差的缺點，這使得進行質量檢測系統(tǒng)存在應用范圍窄、檢測錯誤率高、檢測效率低等問題。本系統(tǒng)建立對遙感圖像產(chǎn)品進行常規(guī)質量檢查的通用平臺，能對Landsat5—GEOTIFF格式的遙感圖像產(chǎn)品進行質量檢查。Eclipse RCP框架、模塊化設計、MebSphere MQ技術等三項技術的使用，使此系統(tǒng)具有跨平臺、可操作性強、可復用性強、方便維護的特點[2]。同時，此系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)的遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品質量檢查系統(tǒng)自動化程度低、人工干預多、效率低的問題。操作員使用此系統(tǒng)進行產(chǎn)品質量檢查的過程中，基本所有的工作都是系統(tǒng)自動進行的，包括元數(shù)據(jù)的自動提取、數(shù)據(jù)庫自動查詢、信息自動反饋、標簽自動生成等自動化操作，在此過程中，人工干預極少，系統(tǒng)運作效率高。

2 遙感圖像產(chǎn)品質量檢查系統(tǒng)整體框架設計

2.1 系統(tǒng)流程設計

遙感圖像產(chǎn)品質量檢查系統(tǒng)是對遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品進行自動化質量檢測的通用平臺，它能對不同數(shù)據(jù)格式的遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品(磁盤、光盤和FTP產(chǎn)品)進行常規(guī)質量檢驗[3]。遙感圖像產(chǎn)品質量檢查系統(tǒng)流程設計如圖1所示。系統(tǒng)檢驗的工作分為來自MQ隊列的自動任務以及由操作人員手動發(fā)起的檢驗任務兩種。當系統(tǒng)啟動運行后，由操作員手動發(fā)起檢驗任務或建立MQ消息隊列并檢查隊列中的待檢驗任務。確定系統(tǒng)檢驗任務后，讀取遙感產(chǎn)品元數(shù)據(jù)信息，系統(tǒng)根據(jù)產(chǎn)品格式解析元數(shù)據(jù)，同時系統(tǒng)從數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)提取相應任務單的數(shù)據(jù)信息，對產(chǎn)品元數(shù)據(jù)信息與任務單元數(shù)據(jù)信息進行對比，檢驗輸出產(chǎn)品元數(shù)據(jù)信息的正確性。若檢測的元數(shù)據(jù)信息不正確則將產(chǎn)品檢驗狀態(tài)信息發(fā)送給控制中心；若檢驗正確則進行分波段或波段組合圖像目視檢查，圖像信息檢驗正確后打印產(chǎn)品標簽，圖像信息檢驗錯誤則把檢驗狀態(tài)發(fā)送給控制中心。最后，系統(tǒng)返回遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品檢驗完成狀態(tài)信息到遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品輸出分系統(tǒng)和生產(chǎn)控制分系統(tǒng)，準備將數(shù)據(jù)產(chǎn)品提交給用戶。

圖1 質量檢查系統(tǒng)流程

2.2 系統(tǒng)結構設計

遙感圖像產(chǎn)品質量檢查系統(tǒng)的結構采用模塊化設計，各模塊具有良好的封裝特性，通過人機交互界面實現(xiàn)接口，模塊與模塊之間保持良好的通信。模塊化設計使系統(tǒng)結構清晰、功能明確、運用靈活，且提高了軟件的可拓展性、可復用性和可維護性。根據(jù)系統(tǒng)的功能需求，此系統(tǒng)分為四大模塊:人機交互模塊、數(shù)據(jù)解析模塊、MQ通訊模塊和數(shù)據(jù)庫查詢模塊。其中，數(shù)據(jù)解析模塊為此系統(tǒng)實現(xiàn)功能的主要模塊，依據(jù)數(shù)據(jù)解析的內(nèi)容，此模塊劃分為元數(shù)據(jù)提取模塊、圖像處理模塊和標簽生成模塊。遙感圖像產(chǎn)品質量檢查系統(tǒng)結構設計如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)結構設計

3 遙感圖像產(chǎn)品質量檢查系統(tǒng)功能實現(xiàn)

遙感圖像產(chǎn)品質量檢查系統(tǒng)的數(shù)據(jù)解析模塊采用基類、擴展類的結構開發(fā)，當向遙感圖像產(chǎn)品質量檢查系統(tǒng)中添加新的數(shù)據(jù)格式時，此數(shù)據(jù)格式產(chǎn)品的功能實現(xiàn)需要添加其特定的拓展類。拓展類是對各模塊中基類的拓展，實現(xiàn)了系統(tǒng)在不改變原程序的條件下方便添加新格式功能實現(xiàn)的特性。以Landsat5-GEOTIFF(即Landsat5遙感衛(wèi)星的GEOTIFF格式，以下簡稱L5-GEOTIFF)格式的遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品為例通過拓展類設計實現(xiàn)其質量檢測功能[4，5]。

3.1 L5-GEOTIFF元數(shù)據(jù)解析拓展類方案設計

根據(jù)L5-GEOTIFF數(shù)據(jù)格式的特點，其元數(shù)據(jù)解析拓展類中定義了解析L5-GEOTIFF元數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型與方法。通過對元數(shù)據(jù)解析基類的繼承和對拓展類中定義的方法的實現(xiàn)，可完成L5-GEOTIFF格式數(shù)據(jù)產(chǎn)品的元數(shù)據(jù)解析工作。首先要判斷此產(chǎn)品格式是否為L5-GEOTIFF格式，通過判斷打開的文件夾中是否包含7個后綴為TIF的圖像數(shù)據(jù)文件及是否同時包含后綴為txt或self的元數(shù)據(jù)文件來完成；若產(chǎn)品格式正確，則從元數(shù)據(jù)文件中根據(jù)元數(shù)據(jù)提取基類模板中定義的元數(shù)據(jù)項逐條提取元數(shù)據(jù)信息，若判斷格式錯誤，則彈出錯誤對話框，提示操作員重新添加產(chǎn)品數(shù)據(jù)文件，完成元數(shù)據(jù)解析工作。在系統(tǒng)根據(jù)流程完成元數(shù)據(jù)解析工作后，提取的元數(shù)據(jù)將顯示在主界面的遙感衛(wèi)星元數(shù)據(jù)表格視圖中。此時，系統(tǒng)根據(jù)獲取的產(chǎn)品任務單號通過MQ通訊隊列在數(shù)據(jù)庫中查找到相應的任務單信息，將獲取的元數(shù)據(jù)信息與任務單中的元數(shù)據(jù)信息進行比對，若比對結果正確則進行下一步圖像質量檢查工作，若比對結果不符合要求，則彈出錯誤對話框并將錯誤信息返回控制中心。

3.2 L5-GEOTIFF圖像解析拓展類方案設計

圖像的解析拓展類主要是實現(xiàn)圖像的讀取功能，圖像縮放、圖像線性增強處理、直方圖均衡化處理、波段組合等功能都在基類中定義，只要拓展類繼承基類即可實現(xiàn)這些功能。此系統(tǒng)可實現(xiàn)圖像的放大、縮小和全景顯示功能。當顯示頭像的真實大小時，通過拖動滾動條查看圖像相應部分。當放大圖像時，點擊“放大”按鈕一次，顯示圖像尺寸放大為之前的兩倍；當縮小圖像時，點擊“縮小”按鈕一次，顯示圖像尺寸為縮小之前的一半；當選擇全景顯示圖像使，圖像充滿圖像顯示視圖。此遙感圖像產(chǎn)品是多波段圖像產(chǎn)品，通過選擇紅、綠、藍通道的波段數(shù)生成不同彩色圖像。圖3為RGB通道分別為波段5、波段4、波段2合成的彩色圖像。圖4為彩色合成后的圖像經(jīng)過線性增強處理后的圖像。從圖像中可以看出，經(jīng)線性處理后的圖像灰度區(qū)間拉伸了，反差增大，更利于對圖像目視判讀和進行圖像質量檢查。圖5為經(jīng)過直方圖均衡化后的圖像。從圖中可以看出，均衡化后的圖像更加清晰，反差增大，圖像的細節(jié)更突出，圖像包含的信息量增大，利用目視判讀和進行圖像質量檢查。

圖3 合成色彩圖像 圖4 線性增強后的圖像 圖5 直方圖均衡化后的圖像

3.3 L5-GEOTIFF標簽生成類

產(chǎn)品標簽包含遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)單位的標識，遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品的元數(shù)據(jù)列表以及遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品圖像的縮略圖。圖6為系統(tǒng)生成的L5-GEOTIFF衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品標簽。在標簽中，縮略圖的右邊為遙感衛(wèi)星名稱和遙感器名稱標識，縮略圖的下方文字為遙感衛(wèi)星的WRS軌道信息(行號和列號)、接收日期、任務單號等信息。

圖6 L5-GEOTIFF衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品標簽

4 結 論

由于此質量檢查系統(tǒng)具有的跨平臺特性，它可以實現(xiàn)“一次編寫，到處運行”的目的；由于此系統(tǒng)的高拓展性和高復用性，當向系統(tǒng)中添加新的格式的遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品時，只需在繼承基類的基礎上編寫拓展類即可，大大降低了系統(tǒng)的開發(fā)成本并提高了系統(tǒng)的開發(fā)效率；由于此系統(tǒng)的可維護性強，使對軟件的維護工作簡單便捷，且降低了對軟件的維護費用。基于以上優(yōu)勢，遙感圖像質量檢查系統(tǒng)具有良好的發(fā)展前景。在全世界遙感衛(wèi)星事業(yè)發(fā)展突飛猛進的背景下，越來越多的遙感衛(wèi)星在軌運行并進行工作，所以遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品的格式將不斷增加，遙感圖像產(chǎn)品質量檢查系統(tǒng)需不斷擴充其對這些格式遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品的支持。

[1] 中國科學院對地觀測與數(shù)字地球科學中心，中國科學院高技術研究與發(fā)展局.遙感衛(wèi)星地面站的運行與發(fā)展[J].中國科學院院刊，2010，25(3).

[2] Murthy K R S.Trends in Satellite Remote Sensing[J].GIS Asia Pacific，2007，11(1):36～37.

[3] 楊仁忠，于鋼，張寧.遙感衛(wèi)星原始數(shù)據(jù)質量檢查方法與實現(xiàn).[J].微計算機信息，2010，26(4-1):207～209.

[4] 陳樂，楊小虎.MVC模式在分布式環(huán)境下的應用研究[J].計算機工程，2006，32(19):60～64.

[5] 陳俊，王文，李子揚等.LandSat-5遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品[J].遙感信息，2007，91:85～88.

[6] 伍祥生.Java技術在圖像處理中的演變[J].中國圖像圖形學報，1999，4(10):895～899.

[7] 何艷群，戴祝英.運用WebSphere MQ實現(xiàn)消息的安全傳輸[J].軟件導刊，2006，9:32～33.

[8] Weifeng，M.A，Keji，Mao.Research on java imaging technology and its programming framework[J].Advances in Wireless Networks and Information Systems，2010，72:61～68.

Software Development for Quality Verification of Remote Sensing Image Products

Luo Jiao
(Xuzhou Geotechnical Engineering and Surveying Institute，Xuzhou 221000，China)

The quality verification of remote sensing image products is an essential step of the process of the sensing satellite data producing.This research is built into a common platform to routine quality test for remote sensing image products，Kinds of remote sensing image products ofmultiple formats can be realized in this system.Three techniques are used in this system，they are Java development language，Eclipse RCP structure and WebSphere MQ tool.This system has the advantages of strong expansibility，strong reusability and easymaintenance.

remote sensing data；image processing；quality verification system

1672-8262(2013)04-116-03

P237，TP75

A

2013—01—30

羅嬌(1988—)，女，助理工程師，研究方向:攝影測量與遙感及三維數(shù)字城市建設。

國家自然科學基金資助項目(41171339)