基于Transputer的小卫星图像星上智能处理

介绍了“航天清华一号”微小卫星星上图像智能处理的方案,包括云检测和图像压缩两个部分,并介绍了硬件结构。详细讨论了灰度阈值法云检测技术,分析了当前流行的一些图像压缩技术,具体介绍了一种简单而有效的新的压缩技术a-MPBTC。     

遥感图像云检测方法综述

遥感图像云检测是遥感数据处理过程中需首要解决的问题之一,在参考大量国内外文献的基础上,文章对遥感图像云检测方法的研究现状进行了分析,并对已有的遥感图像云检测方法进行了综述和分类,在此基础上对不同的云检测方法进行了比较,最后给出了云检测存在的问题和发展趋势.     

基于Transputer的小卫得图像星上智能处理

介绍了“航天清华一号”微小卫星星上图像智能处理的方案，包括云检测和图像压缩两个部分，并介绍了硬件结构。详细讨论了灰度阈值法云检测技术、分析了当前流行的一些图像压缩技术，具体介绍了一种简单而有铲的新的压缩技术ａ－ＭＰＢＴＣ。     

引入图像复原技术的遥感卫星图像压缩解码算法

针对遥感卫星基于小波变换的光学图像有损压缩算法,提出了一种引入图像复原技术思路的算法,对遥感图像解码处理过程中获得的低频信息进行复原,可以获得更多的用于在频域范围内描述图像结构信息的高频分量增益,从而提升整个解码图像的质量。通过此算法与传统的小波压缩算法进行对比,结果表明:压缩恢复图像的峰值信噪比(PSNR)较传统算法有0.1~0.3dB的改善,压缩恢复图像表现出更为丰富的纹理特性,可降低对遥感卫星图像数据处理和天地链路数据传输的要求。     

珠海一号高光谱影像云检测算法

珠海一号高光谱卫星具有高空间、高光谱、高时间分辨率等特点,有效推动了高光谱遥感数据在农林环境、自然资源探测等领域的广泛应用,其中高精准的云检测是遥感数据预处理的关键步骤。如何对高光谱图像有效特征提取并克服传统云检测方法特征复杂、算法参数多、计算量大、鲁棒性差等缺陷,是高光谱云检测研究的关键问题。为此,提出了一种多尺度特征融合的U型结构网络,模型首先利用残差模块进行特征编码,并将编码进行多尺度融合,在网络的跳跃连接处引入了坐标注意力机制提取有用信息,最后通过残差解码得到输出结果。实验前首先利用主成分分析降维,将高光谱数据重构为4维影像数据,然后通过数据标注与数据增强,建立珠海一号高光谱影像云检测数据集。采用了38-Cloud云数据集训练初始网络参数,随后利用构建的数据集进行迁移学习。实验结果表明,对于所建立的珠海一号高光谱云检测数据集,所提方法的像素准确率达到92.28%,可以实现高精度的高光谱遥感影像云检测。     

高分七号卫星数据处理与传输分系统设计与验证

针对高分七号卫星高速数据和快速下传需求,设计了数据处理与传输分系统。该分系统突破压缩码率自适应控制、多模式矢量调制、可变编码调制、分布式上行程序文件管理、大容量存储管理等多项关键技术,在轨实现了11 Gbit/s图像处理、双通道2×1.2 Gbit/s传输。分系统设计提升了图像压缩质量,增强了数据下传能力,提高了高分七号卫星的应用效能,可应用于后续高分辨率遥感卫星。     

基于直方图修改的卫星遥感图像无损隐藏传输

针对星上低速率数据的传输问题,提出了一种基于直方图修改技术的卫星遥感图像无损隐藏传输方法。该方法通过对星上高速率遥感图像相邻像素差的直方图进行修改,将低速率数据嵌入到原始高速率遥感载体图像中,并利用卫星高速数传系统进行下传。地面接收端可以从载体图像中正确提取低速率数据,并无损恢复原始高速率遥感图像数据。该方法在不增加卫星数传系统复杂度和信息传输速率的前提下,提高了卫星数传系统的利用率,增强了数据传输的隐蔽性。实验结果表明,本文算法在保证良好的不可见性的情况下,获得了较高的纯载荷嵌入容量。与其它无损嵌入方法相比,在峰值信噪比和纯载荷嵌入容量方面都有很大的优势。     

风云-2F卫星成功获取首张可见光云图

据中国航天网站2012年2月1日消息,中国气象局国家卫星气象中心在2012年1月19日,成功获取了风云-2F卫星第一幅可见光云图,图像纹理清楚、层次丰富。从云图上,专家可以清晰地看见正造成我国南方和北方雨雪天气的云系和困扰华北黄淮地区的大雾。该云图与以前的卫星云图相比,     

RICE 算法压缩效果实测

许多遥测遥感数据只允许无损压缩。对不同于Ｈｕｆｍａｎ编码的另一种无损压缩方法—ＲＩＣＥ算法进行了初步研究和编程实现，利用卫星遥感云图和火箭遥测数据，实测了该算法的压缩效果，并与算术编码和Ｈｕｆｍａｎ编码进行了分析比较。     

环境减灾-1A卫星超光谱数据实时压缩编码器的设计

主要研究了超光谱干涉条纹图像的数据特点及其压缩方法,并以HJ-1A卫星型号为背景,提出了适合星上应用的压缩方法。文章对该算法进行了硬件语言的设计和硬件电路的实现,所设计的压缩编码器简单、可靠、实时性好,目前在轨工作稳定,数据压缩质量用户评价良好。     

Small satellite's role in future hyperspectral Earth observation missions

Along with various advanced satellite onboard sensors, an important place in the near future will belong to hyperspectral instruments, considered as suitable for different scientific, commercial and military missions. As was demonstrated over the last decade, hyperspectral Earth observations can be provided by small satellites at considerably lower costs and shorter timescales, even though with some limitations on resolution, spectral response, and data rate. In this work the requirements on small satellites with imaging hyperspectral sensors are studied. Physical and technological limitations of hyperspectral imagers are considered. A mathematical model of a small satellite with a hyperspectral imaging spectrometer system is developed. The ability of the small satellites of different subclasses (micro- and mini-) to obtain hyperspectral images with a given resolution and quality is examined. As a result of the feasibility analysis, the constraints on the main technical parameters of hyperspectral instruments suitable for application onboard the small satellites are outlined. Comparison of the data for designed and planned instruments with simulation results validates the presented approach to the estimation of the small satellite size limitations. Presented analysis was carried out for sensors with conventional filled aperture optics.     

NNIC—neural network image compressor for satellite positioning system

We have developed an algorithm, based on novel techniques of data compression and neural networks for the optimal positioning of a satellite. The algorithm is described in detail, and examples of its application are given. The heart of this algorithm is the program NNIC—neural network image compressor. This program was developed for compression color and grayscale images with artificial neural networks (ANNs). NNIC applies three different methods for compression. Two of them are based on neural networks architectures—multilayer perceptron and kohonen network. The third is based on a widely used method of discrete cosine transform, the basis for the JPEG standard. The program also serves as a tool for determining numerical and visual quality parameters of compression and comparison between different methods. A number of advantages and disadvantages of the compression using ANNs were discovered in the course of the present research, some of them presented in this report. The thrust of the report is the discussion of ANNs implementation problems for modern platforms, such as a satellite positioning system that include intensive image flowing and processing.     

一种面向卫星应用的新型存储器和FPGA设计与实现

可靠性对在轨卫星的安全意义重大。由于空间环境辐射和单粒子效应,卫星系统多次发生在轨异常,对在轨卫星系统工作的连续性、稳定性和安全性造成了严重影响。文章针对卫星在轨空间环境和单粒子问题,提出一种基于铁电材料的高可靠、抗辐射的CPU和FPGA解决方案。一方面,设计了和通用接口兼容的新型铁电存储器,其抗辐射总剂量大于10000Krads（Si）,对单粒子效应几乎具有完全的免疫能力;另一方面,设计了基于铁电编程单元的新型FPGA,该FPGA不需要外部PROM,具有很好的经济性和应用前景。     

适用于FPGA与Nand flash阵列星载 固态存储器的坏块管理方法

随着遥感、雷达、通信技术的快速发展，卫星有效载荷速率爆发式增长，星载固态存储器需要存储的数据量越来越大，存储速率越来越高，存储读写次数越来越多。作为当前星载固存的主流产品，基于FPGA和Nand flash的星载固态存储器所需的Nand flash数量越来越多，单片容量越来越大。受限于Nand flash的工艺特性，基于FPGA和Nand flash的固态存储器在其生命周期内会产生更多的坏块，从而影响记录载荷数据的正确性。针对星载固态存储器使用过程中产生再生坏块问题，提出了一种基于实时坏块检测、标注和坏块数据自主搬移、坏块自主回收的固态存储器坏块管理方案，有效地消除了再生坏块对载荷数据正确性的影响，降低了再生超级坏块数据的错误扩散和重复错误概率。方案已经过测试验证并已具有多个型号飞行经历，是一种简单、高效、可靠的星载固态存储器坏块管理方法。     

Is high resolution possible aboard minisatellites?

To achieve the size reductions needed to lower the costs of space imaging, every part of a satellite (telescope, detector, digitization, image compression, memory, telemetry, and of course satellite platform) has to be improved. With regard to the instrument, new dimensioning rules, new optical designs, and new detection systems allow significant gains. Better balance between detector and optics modulation transfer function (MTF) performances can be achieved. Though the involved solutions raise the question of signal level, the latter can be solved with the use of TDI (Time Delay and Integration) detection. The instrumental choices, the optical system under investigation and how the above techniques are allowed for in the next generation SPOT satellites development studies led by CNES will be presented in this paper, showing how they can achieve the goal of weight reductions.     

“资源三号”卫星正视影像区域网平差

目前卫星影像的区域网平差技术已经有了初步的发展,但大多数研究都基于国际高分辨率卫星影像,针对大区域范围内的中国卫星影像的快速平差还鲜有提及。文章以“资源三号”卫星正视影像为数据源,配合高分辨率的控制点影像和数字高程模型（DEM）数据,基于RPC（rational polynomial coefficients）模型参数精确解算和一种新的控制点选取策略对大区域范围内仅使用少量控制点的区域网平差进行了研究与试验。在试验过程中,文章采用地形坡度统计的方法来快速获取多景影像中控制点的优先选取区域,缩小控制点选取范围。除此之外,文章还通过添加选取相对较为容易的连接点替代部分控制点来保证影像平差精度。结果表明：采用文中方法能大量减少控制点选取难度并有效提高中国遥感影像的几何定位精度,真正实现数字正射影像（DOM）产品的快速生产。     

“实践九号”A卫星图像的直接解调成像方法

“实践九号”（SJ-9）卫星是中国新技术试验卫星系列规划中的首发星,其中A星搭载的光学成像有效载荷技术试验项目为高分辨率多光谱相机,其图像数据将应用于国土资源调查与监测、农林业、环境保护、防灾减灾等领域,满足用户对高分辨率数据的需求。目前,遥感数据地面处理主要使用美国学者提出的调制传递函数补偿方法,而该文使用了中国科学家自主提出的直接解调成像方法处理“实践九号”A卫星全色谱段的遥感图像。通过分析处理前后的敦煌靶标和法国靶标的调制传递函数（Modulation Transfer Function,MTF）和点扩散函数,认为经直接解调成像方法处理后的图像清晰度和MTF有明显提高,达到了国际上同类遥感图像处理方法的先进水平。     

在轨高效目标检测加速技术

针对深度卷积网络目标检测算法参数量大、计算量大以及受星上计算资源、存储资源及功耗的限制，难以实现在轨部署的问题，提出了一种在轨高效目标检测算法加速框架与实现方法。首先，设计了一种可以同时兼容三种卷积算子的计算引擎，有效提高了资源利用率;其次，从通道和卷积核两个维度将目标检测算法模型展开，实现了加速器的高度并行化和可扩展性;最后，在多种FPGA平台上实现了该加速器并对其性能进行了评估。实验结果表明：所提出的加速器计算性能可以达到1843.2 GFLOPs(每秒千兆次浮点运算)，推理时间为0.22 ms。与同类加速器方案相比，所提出的加速器框架在性能、功耗、能效比及推理时间方面具有很大优势，适合部署在资源受限环境中，具有良好的星上应用前景和价值。     

太空非合作遥感卫星三维重建点云的平面滤波方法

受太空环境光照条件弱、卫星高速运动、卫星表面纹理匮乏等因素的影响,太空非合作遥感卫星的三维重建点云中往往会存在大量噪声,给太空非合作目标的准确探测带来了非常不利的影响。文章以非合作遥感卫星的形状特征作为先验知识,提出一种三维重建点云的平面滤波方法。针对点云噪声的不同特点,首先利用统计分析滤波方法消除离群离散点噪声;其次,利用改进的区域生长聚类方法,分割出点云模型中的平面结构与离群点簇噪声;然后,分别用RANSAC算法和最小二乘法对平面结构进行滤波,并将平面结构附近的噪声点垂直投影至平面内,去除模型表面噪声。实验结果表明,该优化方法可以有效去除非合作遥感卫星三维重建点云中的大部分噪声,得到卫星平面结构的光滑点云数据。