【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于图像处理，涉及一种天基遥感大视场图像的感前压缩系统。
技术介绍
1、卫星光学遥感图像包含丰富的物理信息，在各个领域发挥着至关重要的作用。卫星光学遥感图像可以提供精准的空间信息，帮助决策者制定有效的应对策略，提高资源利用效率并减少灾害风险。近年来，随着卫星光学遥感技术的持续发展，光学遥感卫星能够以高分辨率和高频率持续观测地表，遥感图像的空间分辨率从米级向亚米级不断提高，使得光学遥感图像数据的像元规模呈现出爆发性的增长。然而，由于卫星存在载荷空间、数据传输带宽及能耗等多方面限制，采集到的高分辨率图像数据必然会增加星载数据记录器的存储压力以及下传数据时的传输压力，有限的传输带宽难以满足庞大数据量的传输需求，星上的海量遥感图像利用效率受到极大限制，数据的应用价值被大大降低，特别是在需要实时数据支持的应用场景。这对星上数据存储、星上数据智能实时处理、星地/星间数据传输等任务带来了巨大挑战。
2、光学遥感卫星的数据量是非常大的，具体数值因卫星的分辨率、成像频率、覆盖地域等多个因素而不同。这些卫星能够以高分辨率和高频率持续观测地表，产生的数据量巨大，可以达到tb级别甚至pb级别。例如，美国商用地球观测卫星worldview-3的数据获取量约为1.2tb每天。中国的高分二号卫星每天产生的数据量超过1000gb。
3、高分辨率的光学遥感图像数据蕴含着大量的细节和信息，单张图片文件大小可能高达数千兆字节(gb)。然而，目前现有的遥感卫星数据传输速率一般仅在几百mbps到几千mbps之间。以美国的goes-r系列
4、另外，对于异步卫星，只有在卫星进入地面接收站的可视范围时才能实现数据的向下传输，因此需要在卫星转到地球不可见面(视线之外)时存储数据，回到地面接收站可视范围时传输数据。采集到的高分辨率图像数据必然会增加星载数据记录器的存储压力以及下传数据时的传输压力。
5、上述情况会导致一系列的数据传输问题，例如数据传输速度缓慢、传输延迟增加，甚至在网络拥塞情况下可能无法完成传输。这对数据分析处理的实时性和及时性造成了影响，尤其是在紧急情况下，可能会导致信息的滞后。而无论在科学研究领域还是商业应用中，迅速获取和传输遥感图像数据对于决策制定和资源管理至关重要。以上存在的数据传输问题，会使数据的应用价值被大大降低，特别是在需要实时数据支持的领域，例如在自然灾害发生时，如地震、风暴、洪水等，卫星图像能够提供灾情评估和灾区情况的实时更新。如果图像无法及时传输回地面指挥中心，救援人员和决策者将无法迅速获得灾情信息，影响应急救援和资源分配的准确性与时效性。
6、天基图像压缩算法主要分为两大类：无损和有损。无损压缩可以保持原始图像的完美重建而不会丢失任何信息，然而，无损压缩通常实现较低的压缩比，这使得它不足以处理卫星的传输带宽和存储限制。相比之下，有损压缩通过可控范围内的信息丢失而提供明显更高的压缩比，但是这种优势是以增加计算需求为代价。传统的有损图像压缩需要在压缩之前对图像进行完整的采集，从而影响了系统的整体效率。与nyquist-shannon采样定理的要求相比，基于压缩感知(compressed sensing,cs)的理论为星上大尺度图像压缩提供新思路，cs利用信号固有的稀疏性，能够从更少的样本中进行重建，块压缩感知(bcs)已经成为同时采样和压缩的强大框架，消除了获取完整图像的需要。bcs需要使用传感矩阵获取信号的压缩测量值，包括将信号(或其块)乘以传感矩阵以获得压缩测量值。虽然bcs的引入降低了信号处理成本，但其编码过程仍然需要额外的运算，如矩阵乘法或卷积，消耗星上载荷计算资源。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种天基遥感大视场图像的感前压缩系统，在不增加额外计算、存储消耗的前提下，解决天基遥感成像系统面临的对大视场高分辨率成像问题，实现信息下传与利用的时效性，提高数据的应用价值，为有效降低探测器的尺寸、降低传输数据量提供解决思路。
2、本专利技术解决技术的方案是：
3、一种天基遥感大视场图像的感前压缩系统，包括n个光路、传感器、存储传输模块和解码系统；
4、地物反射的大视场图片等分成n个信息块，每个信息块传输至对应的1个光路中；每个信息块在对应光路中依次进行第一次光线调整、编码、第二次光线调整后，进入传感器；传感器接收n个编码后的信息块，将n个编码后的信息块转换为n个电信号，并将n个电信号存储至存储传输模块；存储传输模块将n个电信号发送至解码系统；解码系统对n个电信号行解码恢复，获得每一块图片信息，拼接后得到大视场图片，并将大视场图片发送至下游终端；n为不小于3的正整数。
5、在上述的一种天基遥感大视场图像的感前压缩系统，每个光路包括透镜、光学编码器件和中继镜头；
6、透镜：接收地物反射的大视场的图片对应的信息块；对对应的信息块进行第一次光线调整，将对应的信息块光线转换为水平方向，并传输至对应的光学编码器件；
7、光学编码器件：接收透镜传来的信息块，对信息块进行编码处理，生成编码后的信息块；并将编码后的信息块发送至中继镜头；
8、中继镜头：接收光学编码器件传来的编码后的信息块，对编码后的信息块进行第二次光线调整；将编码后的信息块的水平方向转换为指向传感器方向。
9、在上述的一种天基遥感大视场图像的感前压缩系统，所述n为大视场图片的压缩率；根据下游任务需求设定。
10、在上述的一种天基遥感大视场图像的感前压缩系统，所述光学编码器件根据预设的编码图样对信息块进行编码。
11、在上述的一种天基遥感大视场图像的感前压缩系统，所述信息块为将地物反射的大视场图片分割n等份后的光场信息；传感器将n个编码后的光场信息转换为电信号并进行读出操作。
12、在上述的一种天基遥感大视场图像的感前压缩系统，所述传感器所占空间尺寸根据压缩率缩小为原尺寸的实现传感器所占空间尺寸需求及后端的信息处理和存储压力有效降低。
13、在上述的一种天基遥感大视场图像的感前压缩系统，所述存储传输模块实现对n个电信号的存储和分发，当下游终端发送获取大视场图片请求后，存储传输模块将n个电信号发送至解码系统。
14、在上述的一种天基遥感大视场图像的感前压缩系统，所述透镜实现将对应入射角度的信息块转换为水平方向；所述中继镜头为透镜结构，实现对水平方向进行偏折，将n个编码后的信息块汇聚至传感器。
15、在上述的一种天基遥感大视场图像的感前压缩系统，所述解码系统的解码算法由预设的编码图样训练获得。
16、在上述的一种天基遥感大视场图像的感前压缩系统，所述解码系统的训练过程为：
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【技术保护点】
1.一种天基遥感大视场图像的感前压缩系统，其特征在于：包括n个光路、传感器、存储传输模块和解码系统；
2.根据权利要求1所述的一种天基遥感大视场图像的感前压缩系统，其特征在于：每个光路包括透镜、光学编码器件和中继镜头；
3.根据权利要求2所述的一种天基遥感大视场图像的感前压缩系统，其特征在于：所述n为大视场图片的压缩率；根据下游任务需求设定。
4.根据权利要求2所述的一种天基遥感大视场图像的感前压缩系统，其特征在于：所述光学编码器件根据预设的编码图样对信息块进行编码。
5.根据权利要求3所述的一种天基遥感大视场图像的感前压缩系统，其特征在于：所述信息块为将地物反射的大视场图片分割n等份后的光场信息；传感器将n个编码后的光场信息转换为电信号并进行读出操作。
6.根据权利要求5所述的一种天基遥感大视场图像的感前压缩系统，其特征在于：所述传感器所占空间尺寸根据压缩率缩小为原尺寸的实现传感器所占空间尺寸需求及后端的信息处理和存储压力有效降低。
7.根据权利要求2所述的一种天基遥感大视场图像的感前压缩系统，其特征在于：
8.根据权利要求2所述的一种天基遥感大视场图像的感前压缩系统，其特征在于：所述透镜实现将对应入射角度的信息块转换为水平方向；所述中继镜头为透镜结构，实现对水平方向进行偏折，将n个编码后的信息块汇聚至传感器。
9.根据权利要求4所述的一种天基遥感大视场图像的感前压缩系统，其特征在于：所述解码系统的解码算法由预设的编码图样训练获得。
10.根据权利要求9所述的一种天基遥感大视场图像的感前压缩系统，其特征在于：所述解码系统的训练过程为：
...【技术特征摘要】
1.一种天基遥感大视场图像的感前压缩系统，其特征在于：包括n个光路、传感器、存储传输模块和解码系统；
2.根据权利要求1所述的一种天基遥感大视场图像的感前压缩系统，其特征在于：每个光路包括透镜、光学编码器件和中继镜头；
3.根据权利要求2所述的一种天基遥感大视场图像的感前压缩系统，其特征在于：所述n为大视场图片的压缩率；根据下游任务需求设定。
4.根据权利要求2所述的一种天基遥感大视场图像的感前压缩系统，其特征在于：所述光学编码器件根据预设的编码图样对信息块进行编码。
5.根据权利要求3所述的一种天基遥感大视场图像的感前压缩系统，其特征在于：所述信息块为将地物反射的大视场图片分割n等份后的光场信息；传感器将n个编码后的光场信息转换为电信号并进行读出操作。
6.根据权利要求5所述的一种天基遥感大视场图像的感前压缩系统，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：李维，蔡滟馨，刘勋，阮宁娟，孙德伟，李强，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：
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