基于Forman算法高光谱实时复原处理技术研究与实现
2008年9月,我国成功地发射了环境减灾小卫星(HJ-1A/B).其中,HJ-1A星上载有我国自主研制的高光谱成像仪(Hyper Spectral Imager,以下简称HSI).该星下传的高光谱传感器(HSI)数据具有谱段多、成像算法复杂、以及下行码速率高等特点,如何实现高光谱数据实时复原处理技术成为接收站系统建设中关注的一个焦点.
本文依托于遥感卫星应用国家工程实验室中的遥感卫星数据接收系统项目,以HJ-1A卫星解压后的HSI数据为研究对象,围绕高光谱复原算法的处理精度与效率、基于GPU实时成像处理系统结构设计,以及高光谱数据处理相关数据格式制定等方面,进行了深入的研究.
本文在研究了针对高光谱复原处理目前采用的集群和DSP两类系统结构的基础上,基于GPU的计算平台及CUDA编程技术,开展了对相位校正算法-Forman卷积法的算法优化研究与程序设计;采用技术对比法,在不同实验环境下将Forman卷积法与Mertz乘积法的光谱复原处理结果进行了比较分析;基于GPU+CPU结合的技术手段,完成了光谱复原处理系统架构设计与实现;针对系统实现的关键技术模块,包括:光谱复原处理技术、监控管理技术、实时网络传输技术、输入数据格式整理技术进行了研究与设计.文中还对高光谱快视数据格式及辐射校正产品标准化技术进行了初步研究.
本文研究完成了预期目标.在实验室环境下,通过对本文试验系统的测试表明,系统的处理速度为HJ-1A卫星下行数据实时解压缩后高光谱数据输出速率(约107Mbps)的2.3倍以上,处理速度达到了250Mbps以上;监控管理软件实现了本地和远程控制的主要功能;HSI全分辨率移动图像显示正确且制定的快视数据格式符合国家工程实验室遥感卫星数据接收系统的格式标准;于本系统实现的Forman算法比Mertz算法在处理精度方面有细微的提升,但系统处理速度下降约23.3%.本文研究内容为实用化系统研制提供了技术依据.
- 作者：
- 王欣
- 学位授予单位：
- 中国科学院研究生院
- 专业名称：
- 信号与信息处理
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2012年
- 导师姓名：
- 杨仁忠
- 关键词：
- Forman算法；复原处理技术；数据格式；远程控制；遥感卫星
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