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1、(10)申请公布号 CN 104301627 A (43)申请公布日 2015.01.21 CN 104301627 A (21)申请号 201410466487.2 (22)申请日 2014.09.12 H04N 5/262(2006.01) H04N 5/232(2006.01) (71)申请人 上海卫星工程研究所 地址 200240 上海市闵行区华宁路 251 号 (72)发明人 顾桂华 李博 杨炳柯 沈小龙 梁尔涛 (74)专利代理机构 上海汉声知识产权代理有限 公司 31236 代理人 郭国中 (54) 发明名称 小型宽幅海洋光学遥感卫星的数据预处理系 统及方法 (57) 摘要 本发。
2、明提供一种小型宽幅海洋光学遥感卫星 的数据预处理系统及方法， 其包括完成相机数据 的接收和转发功能的图像数据分路合路模块、 完 成原始图像数据压缩的图像压缩模块以及完成图 像目标检测定位的图像目标处理模块。其中图 像数据分路合路模块特征在于采用宇航级芯片 UT54LVDM228 实现 LVDS 信号的选通和分发功能。 本发明克服了仅采用图像压缩方案的数据预处理 系统不适用于高实时性应用场合的缺点。本发明 经过地面各项试验测试以及卫星发射试验、 在轨 运行的考核， 证明方案有效、 稳定可靠。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识。
3、产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 104301627 A CN 104301627 A 1/1 页 2 1. 一种小型宽幅海洋光学遥感卫星的数据预处理系统， 其特征在于， 包括如下装置 ： 图像数据分路合路模块 ： 用于完成相机原始数据的接收， 并向图像压缩模块和图像目 标处理模块转发相机数据， 接收图像目标处理模块的输出结果向图像压缩模块转发 ； 图像压缩模块 ： 用于接收图像数据分路合路模块转发的相机原始数据， 完成原始图像 的压缩， 并输出压缩数据包 ； 图像目标处理模块 ： 接收图像数据分路合路模块转发的相机原始数据， 完成原。
4、始图像 中特定目标的检测和定位解算， 并向分路合路模块输出目标的格式化数据。 2. 根据权利要求 1 所述的小型宽幅海洋光学遥感卫星的数据预处理系统， 其特征在 于， 所述图像数据分路合路模块， 采用宇航级芯片 UT54LVDM228 实现相机和目标处理模块 输出的 LVDS 信号的选通和转发功能。 3. 根据权利要求 1 所述的小型宽幅海洋光学遥感卫星的数据预处理系统， 其特征在 于， 所述图像压缩模块， 采用 FPGA+ 专用芯片的架构来实现数据处理功能， 图像压缩功能由 ADI 公司开发的 ADV202 来实现。 4. 一种利用权利要求 1 所述的小型宽幅海洋光学遥感卫星的数据预处理系统。
5、的处理 方法， 其特征在于， 包括如下步骤 ： 步骤 1 ： 图像数据分路合路模块接收相机发送的多路 LVDS 数据， 并将其分为两路， 分别 送图像目标处理模块和图像数据压缩模块 ； 步骤 2 ： 图像压缩模块完成相机图像的压缩， 并向后续处理模块输出压缩数据包 ； 步骤 3 ： 图像目标处理模块完成图像目标提取与定位解算， 并将目标信息存储在自带 的缓存内 ； 步骤 4 ： 相机成像结束后， 图像目标处理模块向数据分路合路模块发送存储的目标信 息， 经图像压缩模块的直通通道发送至后续处理模块。 权 利 要 求 书 CN 104301627 A 2 1/3 页 3 小型宽幅海洋光学遥感卫星的。
6、数据预处理系统及方法 技术领域 0001 本发明涉及卫星数据预处理系统设计技术领域， 具体地， 涉及小型宽幅海洋光学 遥感卫星的数据预处理系统及方法。 背景技术 0002 随着卫星载荷能力的不断增强， 海洋遥感卫星在海洋资源普查、 环境监测保护等 精细遥感领域外又有了新的拓展， 比如利用其高度和视野优势来进行海上遇险舰船搜索定 位配合救援行动的开展。 0003 由于光学遥感卫星载荷能力的不断提高， 卫星载荷单位时间内获取的数据量远远 高于现有星地链路的直接传输能力， 为减轻星地间的数据传输压力， 业界广泛采用星上预 处理方法来降低原始数据量。目前卫星上采用最广泛的预处理方法是图像压缩技术， 比。
7、如 在环境减灾卫星上采用的 4:1 图像压缩技术。 0004 但图像压缩技术并不适用于实时性要求高的场合， 主要原因是 ： 0005 1) 压缩比不高 ： 为保证遥感图像质量， 现有近无损的图像平均压缩比均在 4:1 以 下， 即便采用 4:1 压缩后， 小型宽幅光学海洋遥感卫星的数据量仍大于数传系统对地实时 数据传输能力， 需要通过星上配置的缓存快写慢放的方式将数据传输下来， 对整个系统的 实时性影响较大 ； 0006 2) 处理流程复杂 ： 星上采取图像压缩方案后， 地面需配备相应的解压缩设备来进 行图像恢复， 然后才能进行特定目标的搜索， 整个处理流程复杂且耗时不菲， 不能达到支援 救援。
8、行动的高实时性要求。 发明内容 0007 针对现有技术中的缺陷， 本发明的目的是提供一种既能满足小型宽幅海洋光学遥 感卫星精细遥感的应用需求同时又具备高实时应用能力的图像预处理系统。 0008 根据本发明提供的一种小型宽幅海洋光学遥感卫星的数据预处理系统， 包括如下 装置 ： 0009 图像数据分路合路模块 ： 用于完成相机原始数据的接收， 并向图像压缩模块和图 像目标处理模块转发相机数据， 接收图像目标处理模块的输出结果向图像压缩模块转发 ； 0010 图像压缩模块 ： 用于接收图像数据分路合路模块转发的相机原始数据， 完成原始 图像的压缩， 并输出压缩数据包 ； 0011 图像目标处理模块。
9、 ： 接收图像数据分路合路模块转发的相机原始数据， 完成原始 图像中特定目标的检测和定位解算， 并向分路合路模块输出目标的格式化数据。 0012 优选地， 所述图像数据分路合路模块， 采用宇航级芯片 UT54LVDM228 实现相机和 目标处理模块输出的 LVDS 信号的选通和转发功能。 0013 优选地， 所述图像压缩模块， 采用 FPGA+ 专用芯片的架构来实现数据处理功能， 图 像压缩功能由 ADI 公司开发的 ADV202 来实现。 说 明 书 CN 104301627 A 3 2/3 页 4 0014 根据本发明提供的利用上述的小型宽幅海洋光学遥感卫星的数据预处理系统的 处理方法， 。
10、包括如下步骤 ： 0015 步骤 1 ： 图像数据分路合路模块接收相机发送的多路 LVDS 数据， 并将其分为两路， 分别送图像目标处理模块和图像数据压缩模块 ； 0016 步骤 2 ： 图像压缩模块完成相机图像的压缩， 并向后续处理模块输出压缩数据包 ； 0017 步骤 3 ： 图像目标处理模块完成图像目标提取与定位解算， 并将目标信息存储在 自带的缓存内 ； 0018 步骤 4 ： 相机成像结束后， 图像目标处理模块向数据分路合路模块发送存储的目 标信息， 经图像压缩模块的直通通道发送至后续处理模块。 0019 与现有技术相比， 本发明具有如下的有益效果 ： 0020 本发明克服了仅采用图。
11、像压缩方案的数据预处理系统不适用于高实时性应用场 合的缺点。 本发明经过地面各项试验测试以及卫星发射试验、 在轨运行的考核， 证明方案有 效、 稳定可靠。本发明所公开的数据预处理系统对其他型号卫星或航天器的数据预处理系 统设计具有一定的借鉴意义。 附图说明 0021 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述， 本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显 ： 0022 图 1 为数据预处理系统框图 ； 0023 图 2 为 UT54LVDM228 的 Switch Block 电路逻辑示意图 ； 0024 图 3 为图像数据分路合路模块的电路逻辑示意图。 具体实施方式 0025 下面。
12、结合具体实施例对本发明进行详细说明。 以下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本发明， 但不以任何形式限制本发明。 应当指出的是， 对本领域的普通技术 人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若干变形和改进。 这些都属于本发明 的保护范围。 0026 附图 1 为本发明的系统框图， 本系统包括 ： 0027 1) 图像数据分路合路模块 ： 用于相机数据的接收， 并向图像压缩模块和图像目标 处理模块转发相机数据， 接收图像目标处理模块输出结果向图像压缩模块转发。 0028 采用宇航级芯片 UT54LVDM228 实现 LVDS 信号的选通和分发功能， 通过输入芯片 SEL1、 。
13、SEL2 信号的不同组合实现芯片功能的选择， 附图 2 为 UT54LVDM228 的 Switch Block 电路逻辑示意图。 0029 表 1 UT54LVDM228 参数设置表 0030 Sel1Sel2Out1Out2模式 00In1In1一分二 说 明 书 CN 104301627 A 4 3/3 页 5 01In1In2复制 10In2In1交换 11In2In2一分二 0031 每片 UT54LVDM228 包含 4 对 Switch Block， 可实现相机 2 片 CCD 数据的 1 分 2 或 2 选 1 功能， 附图 3 为图像数据分路合路模块的电路逻辑示意图。 003。
14、2 2) 图像压缩模块 ： 用于接收图像数据分路合路模块转发的相机原始数据， 完成原 始图像的压缩， 并输出压缩格式数据， 同时兼具数据直通的功能。 0033 图像压缩模块采用 FPGA+ 专用芯片的架构来实现数据处理功能， FGPA 用于实现图 像数据流调度、 压缩包格式化以及直通数据处理等功能， 而图像压缩功能则由 ADI 公司开 发的 ADV202 来实现。 0034 ADV202 是一款实现基于小波变换的 JP2000 压缩算法的专用芯片。器件内置一个 专用小波变换引擎、 三个熵编码器、 一个片上存储系统和一个嵌入式 RISC 处理器， 可实现 40Mpps( 无损 ) 或 65Mpp。
15、s( 有损 ) 的图像数据实时压缩。 0035 3) 图像目标处理模块 ： 用于接收图像数据分路合路模块转发的相机原始数据， 完 成原始图像中特定目标的检索和定位解算， 并向分路合路模块输出目标的格式化数据。 0036 图像目标处理模块的图像处理流程包括背景抑制、 目标识别、 虚警剔除、 定位解算 四个步骤， 采用 FPGA 来完成算法的硬件实现。一个图像目标处理模块可实现 12.5Mpps 图 像数据处理速率。 0037 下面进一步说明本系统的工作方式， 总的工作流程分为以下 4 个步骤 ： 0038 1) 图像数据分路合路模块接收相机发送的多路 LVDS 数据， 并将其分为两路， 分别 送。
16、图像目标处理模块和图像数据压缩模块 ； 0039 2) 图像压缩模块完成相机图像的压缩， 并向后续处理模块输出压缩数据包 ； 0040 3) 图像目标处理模块完成图像目标提取与定位解算， 并将目标信息存储在自带的 缓存内 ； 0041 4) 相机成像结束后， 图像目标处理模块向数据分路合路模块发送存储的目标信 息， 经图像压缩模块的直通通道发送至后续处理模块。 0042 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是， 本发明并不局限于上述 特定实施方式， 本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改， 这并不影 响本发明的实质内容。 说 明 书 CN 104301627 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 104301627 A 6 2/2 页 7 图 3 说 明 书 附 图 CN 104301627 A 7 。