遥感图像产品元数据质量检查软件研制

罗娇

(徐州市勘察测绘研究院，江苏徐州 221000)

遥感图像产品元数据质量检查软件研制

罗娇∗

(徐州市勘察测绘研究院，江苏徐州 221000)

遥感图像产品质量检查工作是遥感数据产品生产过程生必不可少的一步。本研究建成的遥感图像产品质量检查系统是对遥感数据产品进行常规质量检测的通用平台，它能实现对TIF遥感图像产品的元数据质量检查。此系统使用Java开发语言、Eclipse RCP框架和WebSphere MQ技术进行设计，具有可拓展性强、可复用性强、方便维护的特点。

遥感数据；图像处理；质量检查系统

1 引 言

目前，对国内外的遥感卫星数据质量检测通常分为定性和定量两种方法。定性的检查方法是通过移动窗口显示目视检查，定量的方法是对接收到的数据流中错码的情况进行定量分析。在这两种检测方法中，定性的检测方法应用较多[1]。由于我国的遥感卫星技术与国际发展前沿相比，还存在着一定的差距。所以对于一些遥感卫星数据产品，是从国外引进整套的产品生产系统，遥感数据产品质量检测系统集成在整套系统中。在生产流程下，对遥感数据产品进行质量检测主要是操作人员进行人工比对，人为因素造成错误的比例大，自动化程度低，影响了生产效率，同时也限制了系统的能力。除了在引进的整套产品生产系统中进行遥感数据产品质量检测外，也有公司开发了独立的质量检测系统。但由于各种遥感数据产品的格式复杂多样，又面临着一些对遥感卫星技术封锁的制约，这些系统普遍存在着支持的数据格式太少、检测过程中人工干预较多、可拓展性差的缺点，这使得进行质量检测系统存在应用范围窄、检测错误率高、检测效率低等问题。本系统建立对遥感图像产品进行常规质量检查的通用平台，能对Landsat5—GEOTIFF格式的遥感图像产品进行质量检查。Eclipse RCP框架、模块化设计、MebSphere MQ技术等三项技术的使用，使此系统具有跨平台、可操作性强、可复用性强、方便维护的特点[2]。同时，此系统解决了传统的遥感数据产品质量检查系统自动化程度低、人工干预多、效率低的问题。操作员使用此系统进行产品质量检查的过程中，基本所有的工作都是系统自动进行的，包括元数据的自动提取、数据库自动查询、信息自动反馈、标签自动生成等自动化操作，在此过程中，人工干预极少，系统运作效率高。

2 遥感图像产品质量检查系统整体框架设计

2.1 系统流程设计

遥感图像产品质量检查系统是对遥感数据产品进行自动化质量检测的通用平台，它能对不同数据格式的遥感卫星数据产品(磁盘、光盘和FTP产品)进行常规质量检验[3]。遥感图像产品质量检查系统流程设计如图1所示。系统检验的工作分为来自MQ队列的自动任务以及由操作人员手动发起的检验任务两种。当系统启动运行后，由操作员手动发起检验任务或建立MQ消息队列并检查队列中的待检验任务。确定系统检验任务后，读取遥感产品元数据信息，系统根据产品格式解析元数据，同时系统从数据管理分系统提取相应任务单的数据信息，对产品元数据信息与任务单元数据信息进行对比，检验输出产品元数据信息的正确性。若检测的元数据信息不正确则将产品检验状态信息发送给控制中心；若检验正确则进行分波段或波段组合图像目视检查，图像信息检验正确后打印产品标签，图像信息检验错误则把检验状态发送给控制中心。最后，系统返回遥感数据产品检验完成状态信息到遥感卫星数据产品输出分系统和生产控制分系统，准备将数据产品提交给用户。

图1 质量检查系统流程

2.2 系统结构设计

遥感图像产品质量检查系统的结构采用模块化设计，各模块具有良好的封装特性，通过人机交互界面实现接口，模块与模块之间保持良好的通信。模块化设计使系统结构清晰、功能明确、运用灵活，且提高了软件的可拓展性、可复用性和可维护性。根据系统的功能需求，此系统分为四大模块:人机交互模块、数据解析模块、MQ通讯模块和数据库查询模块。其中，数据解析模块为此系统实现功能的主要模块，依据数据解析的内容，此模块划分为元数据提取模块、图像处理模块和标签生成模块。遥感图像产品质量检查系统结构设计如图2所示。

图2 系统结构设计

3 遥感图像产品质量检查系统功能实现

遥感图像产品质量检查系统的数据解析模块采用基类、扩展类的结构开发，当向遥感图像产品质量检查系统中添加新的数据格式时，此数据格式产品的功能实现需要添加其特定的拓展类。拓展类是对各模块中基类的拓展，实现了系统在不改变原程序的条件下方便添加新格式功能实现的特性。以Landsat5-GEOTIFF(即Landsat5遥感卫星的GEOTIFF格式，以下简称L5-GEOTIFF)格式的遥感数据产品为例通过拓展类设计实现其质量检测功能[4，5]。

3.1 L5-GEOTIFF元数据解析拓展类方案设计

根据L5-GEOTIFF数据格式的特点，其元数据解析拓展类中定义了解析L5-GEOTIFF元数据的数据类型与方法。通过对元数据解析基类的继承和对拓展类中定义的方法的实现，可完成L5-GEOTIFF格式数据产品的元数据解析工作。首先要判断此产品格式是否为L5-GEOTIFF格式，通过判断打开的文件夹中是否包含7个后缀为TIF的图像数据文件及是否同时包含后缀为txt或self的元数据文件来完成；若产品格式正确，则从元数据文件中根据元数据提取基类模板中定义的元数据项逐条提取元数据信息，若判断格式错误，则弹出错误对话框，提示操作员重新添加产品数据文件，完成元数据解析工作。在系统根据流程完成元数据解析工作后，提取的元数据将显示在主界面的遥感卫星元数据表格视图中。此时，系统根据获取的产品任务单号通过MQ通讯队列在数据库中查找到相应的任务单信息，将获取的元数据信息与任务单中的元数据信息进行比对，若比对结果正确则进行下一步图像质量检查工作，若比对结果不符合要求，则弹出错误对话框并将错误信息返回控制中心。

3.2 L5-GEOTIFF图像解析拓展类方案设计

图像的解析拓展类主要是实现图像的读取功能，图像缩放、图像线性增强处理、直方图均衡化处理、波段组合等功能都在基类中定义，只要拓展类继承基类即可实现这些功能。此系统可实现图像的放大、缩小和全景显示功能。当显示头像的真实大小时，通过拖动滚动条查看图像相应部分。当放大图像时，点击“放大”按钮一次，显示图像尺寸放大为之前的两倍；当缩小图像时，点击“缩小”按钮一次，显示图像尺寸为缩小之前的一半；当选择全景显示图像使，图像充满图像显示视图。此遥感图像产品是多波段图像产品，通过选择红、绿、蓝通道的波段数生成不同彩色图像。图3为RGB通道分别为波段5、波段4、波段2合成的彩色图像。图4为彩色合成后的图像经过线性增强处理后的图像。从图像中可以看出，经线性处理后的图像灰度区间拉伸了，反差增大，更利于对图像目视判读和进行图像质量检查。图5为经过直方图均衡化后的图像。从图中可以看出，均衡化后的图像更加清晰，反差增大，图像的细节更突出，图像包含的信息量增大，利用目视判读和进行图像质量检查。

图3 合成色彩图像 图4 线性增强后的图像 图5 直方图均衡化后的图像

3.3 L5-GEOTIFF标签生成类

产品标签包含遥感卫星数据产品生产单位的标识，遥感卫星数据产品的元数据列表以及遥感卫星数据产品图像的缩略图。图6为系统生成的L5-GEOTIFF卫星数据产品标签。在标签中，缩略图的右边为遥感卫星名称和遥感器名称标识，缩略图的下方文字为遥感卫星的WRS轨道信息(行号和列号)、接收日期、任务单号等信息。

图6 L5-GEOTIFF卫星数据产品标签

4 结 论

由于此质量检查系统具有的跨平台特性，它可以实现“一次编写，到处运行”的目的；由于此系统的高拓展性和高复用性，当向系统中添加新的格式的遥感数据产品时，只需在继承基类的基础上编写拓展类即可，大大降低了系统的开发成本并提高了系统的开发效率；由于此系统的可维护性强，使对软件的维护工作简单便捷，且降低了对软件的维护费用。基于以上优势，遥感图像质量检查系统具有良好的发展前景。在全世界遥感卫星事业发展突飞猛进的背景下，越来越多的遥感卫星在轨运行并进行工作，所以遥感数据产品的格式将不断增加，遥感图像产品质量检查系统需不断扩充其对这些格式遥感数据产品的支持。

[1] 中国科学院对地观测与数字地球科学中心，中国科学院高技术研究与发展局.遥感卫星地面站的运行与发展[J].中国科学院院刊，2010，25(3).

[2] Murthy K R S.Trends in Satellite Remote Sensing[J].GIS Asia Pacific，2007，11(1):36～37.

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[8] Weifeng，M.A，Keji，Mao.Research on java imaging technology and its programming framework[J].Advances in Wireless Networks and Information Systems，2010，72:61～68.

Software Development for Quality Verification of Remote Sensing Image Products

Luo Jiao
(Xuzhou Geotechnical Engineering and Surveying Institute，Xuzhou 221000，China)

The quality verification of remote sensing image products is an essential step of the process of the sensing satellite data producing.This research is built into a common platform to routine quality test for remote sensing image products，Kinds of remote sensing image products ofmultiple formats can be realized in this system.Three techniques are used in this system，they are Java development language，Eclipse RCP structure and WebSphere MQ tool.This system has the advantages of strong expansibility，strong reusability and easymaintenance.

remote sensing data；image processing；quality verification system

1672-8262(2013)04-116-03

P237，TP75

A

2013—01—30

罗娇(1988—)，女，助理工程师，研究方向:摄影测量与遥感及三维数字城市建设。

国家自然科学基金资助项目(41171339)