PIE 2017年2月升级说明
    来源:北京航天宏图  时间:2017/09/08

    1 PIE V3.0研发

    1.1图像预处理

    (1)修正几何精校正处理时选择不同的重采样方式时处理结果均相同的问题;

    (2)针对正射校正功能中的数字高程与输出分辨率以及大气校正功能中的初始能见度选项输入中文时增加容错提示;

    (3)修正采用控制点文件进行正射校正处理失败的问题;

    (4)增加正射校正处理时输入分辨率为负数时的容错提示;

    (5)完善正射校正功能对TH数据的分辨率解析功能;

    (6)完善辐射定标功能,根据GF4数据格式变化,采用Python函数读取GF4数据的定标系数,并将GF4数据的辐射定标模块与GF1、GF2的辐射定标模块合并,以便统一维护。

    1.2基础图像处理

    (1)掩膜应用失败时增加容错提示;

    (2)修正监督分类时波段选择无法保存上次选中波段的问题。

    1.3雷达数据处理

    (1)GF-3数据导入:

    1)增加对GF-3雷达数据导入功能,支持对单极化GF-3数据的导入。

     

    图 1 GF-3数据导入界面与显示


    (2)Radarsat-2、TerraSAR-X数据导入:

    1)修正Radarsat-2、TerraSAR-X数据导入时输入无效的*.TIF、*.cos文件导致软件崩溃的问题。

    (3)多视处理:

    1)修正多视处理对话框的视数设置,使其禁止输入非法正整数;

    2)修正方位向、距离向多视视数均设置为1时,输出结果不正确的问题。

    (4)斜距转地距:

    1)修正方位向视数为0时,多次弹出错误提示框的问题。

    (5)地理编码:

    1)修正地理编码在输入全国范围内的DEM且输出分辨率设置为0时,软件崩溃的问题;

    2)修正地理编码在影像行列号过大时(未多视处理)内存无法分配的问题。

    (6)极化分解:

    1)修正输入数据格式不符合时软件崩溃的问题。

    (7)极化滤波:

    1)解决内存无法分配导致软件崩溃的问题。

    1.4监测分析

    (1)完善深度学习功能:

    1)时序预测功能

    选择同一地区的TM影像,从9月到次年5月,去除有云数据,共剩下5景有效影像,分别对每景TM影像计算NDVI值,然后进行波段合成,构成时序数据。

    图 2 时序数据


    然后对时序数据进行非监督分类,分为10类,以非监督分类结果作为真实数据用于后续训练。

    PIE 2017年2月升级说明PIE 2017年2月升级说明

    图 3 非监督分类结果


    随后,把整景影像裁剪成100*100大小,放入模型进行训练。

    图 4 训练测试结果


    上面一排数据为真实影像,以及迭代3000,5000,7000,9000次后的预测结果;下面一排数据为将真实数据转化为分类数据后的结果。从图中可以看出,随着迭代次数的增加,分类结果向着真实值逐渐靠近。

    (2)完善道路提取功能:

    1)对算法进行C++移植,完成PIE算法界面插件代码的编写和调试,完成部分算法插件代码的编写和调试。

    1.5无人机处理

    (1)视频拼接处理

    采用Surf算法计算图像的特征点,提高计算效率,实现拼接结果图像的硬盘存储,从而使得拼接结果图像在理论上大小不受限制。针对一个时长52秒的视频进行测试,该视频分辨率为1600×1200,定焦录制,帧率为25帧/秒,拼接时,抽帧间隔设置为13。经过测试,拼接结果图宽为25600像素,高为19200像素,影像大小为1.37GB。

                

    图 5 拼接结果图                  图 6 拼接结果局部放大图


    在处理效率上,分别用两种算法进行对比,一种是在特征提取时采用SIFT算法,该算法在该功能的原始版本中使用,另一种是本文的SURF算法。拼接的图片共52*25/13=100张,采用SIFT算法,拼接过程共用时910秒,拼接速率约为9.1秒/张;采用SURF算法,拼接过程共用时247秒,拼接速率约为2.5秒/张。由此可见,采用新的算法后,拼接效率提升了3倍以上。

    1.6其他

    (1)解决HDF图层属性崩溃问题,并修正文件名及文件大小显示不正确的问题。



    2PIE V4.0研发

    2.1桌面版研发

    2.1.1图像处理

    (1)完善影像格式转换、投影转换、投影定义等功能模块,输入文件路径只显示名称;

    (2)投影转换功能增加对矢量数据支持;

    (3)位深转换功能增加进度条显示;

    (4)完善创建金字塔,使其UI与算法分离;

    (5)完善直方图统计功能,增加对科学数据集支持;

    (6)完善波谱剖面图功能,当关闭当前查看图像时,波谱剖面图也随之关闭,并增加对文件选择的支持;

    图 7 波谱剖面图文件选择展示


    (7)修正图像镶嵌分幅输出时软件崩溃的问题;

    (8)重构图像镶嵌中相交区域重采样算法;

    (9)完善中值滤波功能,增加基于直方图的快速滤波算法;

    (10)修正ISODATA分类算法中当输入影像路径包含中文操作时处理失败的问题;

    (11)优化PIEOrtho V3.0的部分算法功能:

    1)自动拼接功能增加选择导出镶嵌面,可用于正射影像拼接后接边检查以及下一步的拼接线编辑。

    图 8 自动拼接导出镶嵌面SHP


    (12)PIEOrtho V4.0的质检及精纠正模块移植:

    1)完成质检及精纠正模块移植,针对SatOrtho软件原有功能已经移植完毕;

    图 9 质检及几何精纠正界面

     

    图 10 质检及几何精纠正生成的控制点界面


    2)PIE Ortho软件中新建工程模块以及处理流程测试:该模块设计主要以向导式对话框的形式,方便用户根据对话框的引导,将工程所需要的数据信息一次性设置完整;

    图 11 工程创建


    图 12 影像信息导入


    图 13 影像输出路径


    图 14 PIEortho程序处理中



    图 15 新的工程处理得到的文件数据

    3)新增工程概览功能:可在地图上浏览工程所包含的原始数据的分布及重叠情况;

    图 16 工程概览图


    4)新增正射影像预览功能:可将本工程生产的正射影像数据加载到地图中,与正射影像进行卷帘查看;

    5)点位测量模块增加显示影像分布、同名点分布情况的概览图功能,同时增加通过概览图添加、编辑、删除同名点功能。

    图 17 点位测量概览图


    2.1.2基础工具

    (1)支持栅格数据的色带渲染;

    图 18 色待渲染界面

    图 19 色待渲染结果


    (2)针对Envi栅格数据中存在分类信息的数据,添加颜色映射表显示方式;

    图 20 颜色映射表显示


    (3)修正空间量测单位显示不正确的问题;

    (4)修正探针工具无法自动显示滚动条的问题;

    (5)修正制图视图下距离测量不准确的问题。

    2.1.3矢量编辑

    (1)修正矢量要素旋转状态下可以删除的问题。

    2.1.4标注标绘

    (1)修正标注要素旋转状态下可以删除的问题。

    2.1.5流程定制

    (1)流程定制功能模块设计。

    图 21流程定制功能模块设计展示


    2.2C++ SDK研发

    2.2.1新增功能接口

    (1)新增算法管理器,对算法运行过程进行统一管理与监控;

    (2)新增栅格元数据访问接口;

    (3)新增栅格色带渲染器;

    (4)新增橡皮条功能,支持矩形、多边形、圆、折线橡皮条跟踪绘制;

    (5)地图和制图控件增加屏幕绘制前后事件接口,以便绘制动态临时图形。

    2.2.2功能接口完善

    (1)完善在线瓦片地图并发渲染;

    (2)修正Ubuntu64位系统下,正射校正后影像的地理坐标信息丢失的问题;

    (3)完善图元绘制功能,增加区域判断。

    2.3.NET SDK研发

    2.3.1.NET SDK

    (1)完成矢量编辑模块封装(IOperation、IOperationStack、IEditLayers、IEditProperties、IEditSketch、IEditor);

    (2)完成影像裁剪接口封装,支持几何图形的裁剪及其裁剪进度的信息显示。

    2.3.2图像处理

    (1)智能镶嵌添加影像分组功能;

    图 22 原始影像分组


    (2)镶嵌后的数据增加美化效果显示。

    图 23 原始影像

    图 24 镶嵌后影像


    2.3.3专题制图

    (1)制图模式下添加制图放大缩小、缩放到1:1,全图显示、模板切换等功能。

    图 25 制图功能


    2.3.4矢量编辑

    (1)实现创建图层、编辑图层、开始编辑、结束编辑、保存编辑、要素移动、撤销编辑等功能。

    图 26 矢量编辑按钮面板

    图 27 图层编辑窗体


    2.3.5二次开发示例及文档

    (1)重新生成二次开发包,实现Com控件的自动注册与反注册;

    (2)实现PIE中组件在VS工具箱中的自动加载;

    (3)集成PIE的应用程序实例模板;

    (4)补充开发包中二次开发的文档和示例程序;

    图 28 PIE安装结构

    图 29 PIEApplication项目模板


    (5)制作PIE SDK的培训教程和培训视频;


    图 30 PIE培训教程

    图 31 PIE培训视频截图


    (6)同步更新PIE4.0.Net_SDK白皮书中相关接口,补充各接口的使用示例。

    图 32 PIE SDK白皮书


    2.3.6二次开发大赛支持

    (1)矿大、林大、气象高分PIE4.0 SDK的培训及技术支持,实现栅格数据读写、图像处理算法的调用、算法的同步和异步执行及算法接口的使用。

    2.4并行处理系统研发

    (1)完善算法注册功能

    1)二次开发用户可以通过web页面注册自己开发的算法。

    图 33 新增原子算法界面


    (2)完善流程编排功能

    1)增加原子算法搜索功能。

    图 34 原子算法搜索功能界面


    (3)测试HDF文件与MPI的并行读写效率

    1)遥感图像处理是I/O密集型的运算,磁盘I/O往往是运算瓶颈,而HDF文件具备支持并行I/O的特点;进行基于MPI的HDF5数据写入测试,测试输入影像为4景高分一号影像,影像大小分别为160MB、159MB、159MB、159MB,输出影像为1.21GB的HDF5数据,分别采用单进程和4进程进行5次测试,测试时间如下表,其中采用单进程测试平均的时间为43.128秒,采用4个进程测试的平均时间为23.488秒,写入时间显著缩短。


    (4)制作并行处理系统安装包

    1)以往的并行处理系统比较专业,需要开发人员去客户现场部署,今年计划降低并行处理系统部署的专业性,实现由技术支持人员进行安装部署;

    图 35 PIE并行处理系统安装界面


    2)安装包分为服务端和客户端两种:服务端包含web服务器、数据库、通信组件及算法包,客户端只包含通信组件及算法包。

    (5)开发计算资源监控的功能

    1)在并行处理系统中增加计算资源监控的功能,可以动态展示计算节点的CPU和内存的利用情况,方便用户查看各个计算节点的计算资源变化情况。

    图 36 计算资源监控功能界面


    (6)遥感图像处理算法更新

    1)更新45个遥感图像处理算法。

    图 37 遥感图像处理算法更新示。