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(shí)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(shí)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(jì)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(shí)現(xiàn)兩個(gè)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(jì)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(chǔ)與處理技術(shù)就成為了研究的重點(diǎn)內(nèi)容，很多功能強(qiáng)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(shí)代的到來使得這些單機(jī)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(shí)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(gè)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(jì)算機(jī)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(dòng)實(shí)現(xiàn)遙感信息的增強(qiáng)、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(jì)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(jì)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(shí)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(shí)現(xiàn)遙感圖像信息的自動(dòng)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(jī)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(jì)與實(shí)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(jī)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(shí)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(diǎn)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(jì)與實(shí)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(gè)原型系統(tǒng)中發(fā)揮著用戶操作接口的作用，是整個(gè)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(jì)。在整個(gè)的設(shè)計(jì)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(tái)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(jī)制有著非常重要的地位，是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)的關(guān)鍵因素。在TARIES.NET原型系統(tǒng)中，通信機(jī)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(diǎn)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(jì)。

4.節(jié)點(diǎn)與服務(wù)資源訪問接口

節(jié)點(diǎn)屬于計(jì)算資源，能夠?yàn)榭蛻籼峁┯?jì)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(diǎn)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(shí)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(yùn)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(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)來實(shí)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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