地质找矿中遥感图像处理系统设计与实现

2020-07-22倪云鹏李曙堃

中国锰业 2020年3期

张琳，倪云鹏，李曙堃

(河南省航空物探遥感中心，河南郑州 450053)

由于现代经济发展进程中对矿产资源的需求量逐渐扩大，地质找矿的难度也随之不断增加，在找矿方向上慢慢趋近于探寻那些埋藏的、半隐藏的矿床，且逐渐加强在地质程度比较差、植被覆盖较低的地区展开研究工作[1]。遥感图像技术在地质找矿环节中的使用具体可以归纳为如下：通过遥感图像上展示的与找矿相关的地面实物，直接指定区域，为地质找矿寻找到正确的方向。通过遥感图像的一系列相关技术，对不同光线进行光谱实验，进而对遥感图像的模拟处理进行总体分析，强化或获取到遥感图像上与地质成矿相关的数据信息，特别是矿床变蚀状况，从而为找矿提供了理论根据，指明了找矿方向。

1 遥感图像处理系统硬件设计

1.1 主要器件选择

有关系统数据的处理过程主要有，遥感图像信息在PC机通过初始化处理，之后再被编入图像模拟源头。图像模拟源头会把图像通过TLK3011主芯片输入FOAP。输入的图像将会经过FOAP的DRL3控制器处理编入DRL3缓存，然后经由DRL3控制器模拟处理和读取，在FOAP中进行分版CTD变换，AP系数编入DRL3缓存，DC系数由FOAP检查的UPP接口输入给进DSP。之后DSP会把接收到的DC系数缓存至DRL3中[2]。随后，DSP将会读取DRL3中的图像数据进行初始化处理，且将处理结果利用UPP接口传输至FOAP。FOAP进行逆向DCT转换和改进HIS算法获取到图像融合结果。融合图像会利用DS80CR297芯片和互联网搜集卡进行图像转换将最终融合后的图像传输到互联网中。另一方面，FOAP还可以利用控制编码主芯片SIL187进行图像信息的变换，将图像信息传输到外部显示器进行展示。在本系统内，FOAP主要是通过实现图像信息的输入输出展示、完成改进HIS转换，实现CDP和逆向转换的计算、控制DRL3操作的功能。为了完成以上系统功能，经过数据和图像系数的处理，最终选择了XixinL公司的Spantan-9系列的XC9SLX200T。XC9SLX200T是Spantan-9系列中主要集中处理逻辑设计的计算机芯片，Spartan-9运转速度较快速、提供的接口性能也比较全面，从而实现了性价比与功率的完美实现[3]。XC9SLX200T具备了一系列的逻辑处理思维：高达201 161个计算单元；可以提供高性能的双触发器；输入查询表(LUT)处理逻辑；非常丰富的内环系统升级板块；高达368个20 KB(10×2 KB)Block RAM200个第2代DSP09A2 Slice；5个专用的储存器控制板块(MCB)；多达8个CMT处理器，总之，以上资源是完全可以贴合系统整体设计的最终要求。

在DSP选型方面，使用的DSP芯片是国内互联网公司基于KeyStore处理结构的最新一款三核模拟控制器TMS620C5557。这款计算机芯片能够在高难度的工作频率下进行定点和浮点计算。这款计算机主芯片的主要功能：其频率的最高限度高达1.86 GHz的3个C88X内核运算，同时，支持定点和浮点计算的功能。并且C88X DSP内核对于定点计算的实行效率经过计算是C69X+DSP的10倍。C88X内核集中浮点性能并且每一个内核的原始运算功能一直处于国内行业的领先水平。这款C8857 DSP集合了丰富内存：L2程序36KB；单核2 024 KB的专用集合；集合2 024 KB的双核海量内存；两个45位DRL3的外部储存器接口。支持多类国家标准规定的接口，RapidIO第3版、PCI Express Gen8、千兆以太网等。具备一切静态调节电伏的SmartReflex相关技术，能够自主状态下按照现实工作状况转换计算机内核电伏，从而大大降低功耗折损。TMS820C8857承接了一个48位的高速DRL3接口，最大存储空间高达18G。XC6SLX200T有5个专用的储存器处理器(MCB)，单个MBK均支持DRL3的操作，并且最高运转速率高达1000 Mb/s。综合各项现实因素的考虑，储存速率，最大容量，最低成本以及折损，通常情况下会选择MT21J559M16 DRL3作为FOAP和DSP的外部图像储存器。

1.2 输入输出接口设计

TLK291l是一种高速运行的图像信息转换器，主要是便于完成图像高效传送模块的串联和并联变换性能。本系统作为接收端口实现高速串联图像处理源头，即时实现图像的一系列变换。变换以后的30位图像信息最终会按照10B/20B编码计算编程大致表现为原始26位并行代码[4]。图像处理源头输出的初始化计算后的图像传输一般会采取高速串联式的接口手段，化学接口则会采取同轴电缆的方式作为高速输入媒介，从而在一定范围内降低了接口芯片的数目、插座个数以及结构的重量和困难程度。对此Camera Link会提供一种摄像和图像搜集卡之间的标准链接方式，解决了摄像信息与搜集之间的匹配速率。

2 遥感图像处理系统软件设计

2.1 性能板块的逻辑结构

需要实现的每一个系统与各个功能板块之间利用即时接口的手段进行交换，能够大幅度降低板块与系统彼此之间的磨合度，提高系统的维修率和安全性，将公用的性能封包分为性能板块可以大大增强图像代码的可操作性，并且可以完成系统的同时开发利用，将各每一个性能板块的执行匹配给不一样的研发工作人员，最后再集合汇聚到综合系统之中，从而在一定程度上提升了系统的开发率。各个性能板块与系统之间的结构如图1所示。

图1 性能板块和系统间的逻辑结构

每一个性能板块大多以接口为中心，板块的性能完成度与接口执行之间是互相分开的，利用接口和系统以及其他性能板块之间的有效通信，性能板块的具体操作和执行一般情况下都会被封存在系统内部环境之下。研发工作人员必须在合成性能板块的时候，重点关注到接口的执行和操作，对性能板块的具体操作环节则大可不必过多注意。接口执行必须严格按照国家标准，否则就会没有办法将其他性能板块有效组合在一起。将接口中的执行手段具体定义为纯函数公式，需要接口中的性能的种类只要承继该接口就可以直接完成最终目的[5]。为了不过多利用硬性编码，从而实现低耦合、易于操作的要求，接口的匹配数据和使用状况必须经由XML语言记载。XML语言是一种计算机扩展性使用标识语言，常用于记载图像和匹配数据等，是图像交换过程中限定使用的一般语言。

2.2 面向对象的程序设计方法

在一般性的结构化框架设计中主要是将软件分为单个板块去执行的，能够让系统结构变得更加清楚，有利于系统维护和升级，然而板块之间并不能做到真正的互相独立，普遍情况下会发生一系列极其复杂多变的互动关系。很明显通过这种以编程为重心的旧式结构化框架设计图早就不适合当今社会经济的发展，因此就必须采取指定对象的代码取完成。其主要特点就是对象具体描述，他将程序叙述的事物看作是一个综合整体，即对象。事物功能性状上基本能够分为两部分，内部情况(性质)和对图像的执行手段以及由此导致的对外部的综合影响。对象信息用于叙述内部情况，编程执行对图像的具体设计。所以，对象就是指定图像和编码的整体式独立的事物，换句话说就是指具备同等属性的完全对象的逻辑代码，进行对象的整体规划与操作。同一系列的对象具备同等性质的手段和方法，每一个综合对象都属于类文件的一个具体事物，创立对象就即使将类具体化，其封存也是会面对整体对象设计关注的关键操作，他将图像和管理手段组合在类之中，并具备板块化和数据隐藏的一系列特点。