張 琳，倪云鵬，李曙堃

(河南省航空物探遙感中心，河南 鄭州 450053)

由于現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程中對礦產(chǎn)資源的需求量逐漸擴(kuò)大，地質(zhì)找礦的難度也隨之不斷增加，在找礦方向上慢慢趨近于探尋那些埋藏的、半隱藏的礦床，且逐漸加強(qiáng)在地質(zhì)程度比較差、植被覆蓋較低的地區(qū)展開研究工作[1]。遙感圖像技術(shù)在地質(zhì)找礦環(huán)節(jié)中的使用具體可以歸納為如下：通過遙感圖像上展示的與找礦相關(guān)的地面實(shí)物，直接指定區(qū)域，為地質(zhì)找礦尋找到正確的方向。通過遙感圖像的一系列相關(guān)技術(shù)，對不同光線進(jìn)行光譜實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而對遙感圖像的模擬處理進(jìn)行總體分析，強(qiáng)化或獲取到遙感圖像上與地質(zhì)成礦相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，特別是礦床變蝕狀況，從而為找礦提供了理論根據(jù)，指明了找礦方向。

1 遙感圖像處理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1 主要器件選擇

有關(guān)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的處理過程主要有，遙感圖像信息在PC機(jī)通過初始化處理，之后再被編入圖像模擬源頭。圖像模擬源頭會把圖像通過TLK3011主芯片輸入FOAP。輸入的圖像將會經(jīng)過FOAP的DRL3控制器處理編入DRL3緩存，然后經(jīng)由DRL3控制器模擬處理和讀取，在FOAP中進(jìn)行分版CTD變換，AP系數(shù)編入DRL3緩存，DC系數(shù)由FOAP檢查的UPP接口輸入給進(jìn)DSP。之后DSP會把接收到的DC系數(shù)緩存至DRL3中[2]。隨后，DSP將會讀取DRL3中的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化處理，且將處理結(jié)果利用UPP接口傳輸至FOAP。FOAP進(jìn)行逆向DCT轉(zhuǎn)換和改進(jìn)HIS算法獲取到圖像融合結(jié)果。融合圖像會利用DS80CR297芯片和互聯(lián)網(wǎng)搜集卡進(jìn)行圖像轉(zhuǎn)換將最終融合后的圖像傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)中。另一方面，F(xiàn)OAP還可以利用控制編碼主芯片SIL187進(jìn)行圖像信息的變換，將圖像信息傳輸?shù)酵獠匡@示器進(jìn)行展示。在本系統(tǒng)內(nèi)，F(xiàn)OAP主要是通過實(shí)現(xiàn)圖像信息的輸入輸出展示、完成改進(jìn)HIS轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)CDP和逆向轉(zhuǎn)換的計(jì)算、控制DRL3操作的功能。為了完成以上系統(tǒng)功能，經(jīng)過數(shù)據(jù)和圖像系數(shù)的處理，最終選擇了XixinL公司的Spantan-9系列的XC9SLX200T。XC9SLX200T是Spantan-9系列中主要集中處理邏輯設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)芯片，Spartan-9運(yùn)轉(zhuǎn)速度較快速、提供的接口性能也比較全面，從而實(shí)現(xiàn)了性價比與功率的完美實(shí)現(xiàn)[3]。XC9SLX200T具備了一系列的邏輯處理思維：高達(dá)201 161個計(jì)算單元；可以提供高性能的雙觸發(fā)器；輸入查詢表(LUT)處理邏輯；非常豐富的內(nèi)環(huán)系統(tǒng)升級板塊；高達(dá)368個20 KB(10×2 KB)Block RAM200個第2代DSP09A2 Slice；5個專用的儲存器控制板塊(MCB)；多達(dá)8個CMT處理器，總之，以上資源是完全可以貼合系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)的最終要求。

在DSP選型方面，使用的DSP芯片是國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)公司基于KeyStore處理結(jié)構(gòu)的最新一款三核模擬控制器TMS620C5557。這款計(jì)算機(jī)芯片能夠在高難度的工作頻率下進(jìn)行定點(diǎn)和浮點(diǎn)計(jì)算。這款計(jì)算機(jī)主芯片的主要功能：其頻率的最高限度高達(dá)1.86 GHz的3個C88X內(nèi)核運(yùn)算，同時，支持定點(diǎn)和浮點(diǎn)計(jì)算的功能。并且C88X DSP內(nèi)核對于定點(diǎn)計(jì)算的實(shí)行效率經(jīng)過計(jì)算是C69X+DSP的10倍。C88X內(nèi)核集中浮點(diǎn)性能并且每一個內(nèi)核的原始運(yùn)算功能一直處于國內(nèi)行業(yè)的領(lǐng)先水平。這款C8857 DSP集合了豐富內(nèi)存：L2程序36KB；單核2 024 KB的專用集合；集合2 024 KB的雙核海量內(nèi)存；兩個45位DRL3的外部儲存器接口。支持多類國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的接口，RapidIO第3版、PCI Express Gen8、千兆以太網(wǎng)等。具備一切靜態(tài)調(diào)節(jié)電伏的SmartReflex相關(guān)技術(shù)，能夠自主狀態(tài)下按照現(xiàn)實(shí)工作狀況轉(zhuǎn)換計(jì)算機(jī)內(nèi)核電伏，從而大大降低功耗折損。TMS820C8857承接了一個48位的高速DRL3接口，最大存儲空間高達(dá)18G。XC6SLX200T有5個專用的儲存器處理器(MCB)，單個MBK均支持DRL3的操作，并且最高運(yùn)轉(zhuǎn)速率高達(dá)1000 Mb/s。綜合各項(xiàng)現(xiàn)實(shí)因素的考慮，儲存速率，最大容量，最低成本以及折損，通常情況下會選擇MT21J559M16 DRL3作為FOAP和DSP的外部圖像儲存器。

1.2 輸入輸出接口設(shè)計(jì)

TLK291l是一種高速運(yùn)行的圖像信息轉(zhuǎn)換器，主要是便于完成圖像高效傳送模塊的串聯(lián)和并聯(lián)變換性能。本系統(tǒng)作為接收端口實(shí)現(xiàn)高速串聯(lián)圖像處理源頭，即時實(shí)現(xiàn)圖像的一系列變換。變換以后的30位圖像信息最終會按照10B/20B編碼計(jì)算編程大致表現(xiàn)為原始26位并行代碼[4]。圖像處理源頭輸出的初始化計(jì)算后的圖像傳輸一般會采取高速串聯(lián)式的接口手段，化學(xué)接口則會采取同軸電纜的方式作為高速輸入媒介，從而在一定范圍內(nèi)降低了接口芯片的數(shù)目、插座個數(shù)以及結(jié)構(gòu)的重量和困難程度。對此Camera Link會提供一種攝像和圖像搜集卡之間的標(biāo)準(zhǔn)鏈接方式，解決了攝像信息與搜集之間的匹配速率。

2 遙感圖像處理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 性能板塊的邏輯結(jié)構(gòu)

需要實(shí)現(xiàn)的每一個系統(tǒng)與各個功能板塊之間利用即時接口的手段進(jìn)行交換，能夠大幅度降低板塊與系統(tǒng)彼此之間的磨合度，提高系統(tǒng)的維修率和安全性，將公用的性能封包分為性能板塊可以大大增強(qiáng)圖像代碼的可操作性，并且可以完成系統(tǒng)的同時開發(fā)利用，將各每一個性能板塊的執(zhí)行匹配給不一樣的研發(fā)工作人員，最后再集合匯聚到綜合系統(tǒng)之中，從而在一定程度上提升了系統(tǒng)的開發(fā)率。各個性能板塊與系統(tǒng)之間的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 性能板塊和系統(tǒng)間的邏輯結(jié)構(gòu)

每一個性能板塊大多以接口為中心，板塊的性能完成度與接口執(zhí)行之間是互相分開的，利用接口和系統(tǒng)以及其他性能板塊之間的有效通信，性能板塊的具體操作和執(zhí)行一般情況下都會被封存在系統(tǒng)內(nèi)部環(huán)境之下。研發(fā)工作人員必須在合成性能板塊的時候，重點(diǎn)關(guān)注到接口的執(zhí)行和操作，對性能板塊的具體操作環(huán)節(jié)則大可不必過多注意。接口執(zhí)行必須嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)，否則就會沒有辦法將其他性能板塊有效組合在一起。將接口中的執(zhí)行手段具體定義為純函數(shù)公式，需要接口中的性能的種類只要承繼該接口就可以直接完成最終目的[5]。為了不過多利用硬性編碼，從而實(shí)現(xiàn)低耦合、易于操作的要求，接口的匹配數(shù)據(jù)和使用狀況必須經(jīng)由XML語言記載。XML語言是一種計(jì)算機(jī)擴(kuò)展性使用標(biāo)識語言，常用于記載圖像和匹配數(shù)據(jù)等，是圖像交換過程中限定使用的一般語言。

2.2 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法

在一般性的結(jié)構(gòu)化框架設(shè)計(jì)中主要是將軟件分為單個板塊去執(zhí)行的，能夠讓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變得更加清楚，有利于系統(tǒng)維護(hù)和升級，然而板塊之間并不能做到真正的互相獨(dú)立，普遍情況下會發(fā)生一系列極其復(fù)雜多變的互動關(guān)系。很明顯通過這種以編程為重心的舊式結(jié)構(gòu)化框架設(shè)計(jì)圖早就不適合當(dāng)今社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，因此就必須采取指定對象的代碼取完成。其主要特點(diǎn)就是對象具體描述，他將程序敘述的事物看作是一個綜合整體，即對象。事物功能性狀上基本能夠分為兩部分，內(nèi)部情況(性質(zhì))和對圖像的執(zhí)行手段以及由此導(dǎo)致的對外部的綜合影響。對象信息用于敘述內(nèi)部情況，編程執(zhí)行對圖像的具體設(shè)計(jì)。所以，對象就是指定圖像和編碼的整體式獨(dú)立的事物，換句話說就是指具備同等屬性的完全對象的邏輯代碼，進(jìn)行對象的整體規(guī)劃與操作。同一系列的對象具備同等性質(zhì)的手段和方法，每一個綜合對象都屬于類文件的一個具體事物，創(chuàng)立對象就即使將類具體化，其封存也是會面對整體對象設(shè)計(jì)關(guān)注的關(guān)鍵操作，他將圖像和管理手段組合在類之中，并具備板塊化和數(shù)據(jù)隱藏的一系列特點(diǎn)。

3 實(shí)驗(yàn)論證分析

為保證提出的地質(zhì)找礦中遙感圖像處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有效性，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)論證，采用傳統(tǒng)處理方法，作為實(shí)驗(yàn)論證對比，對圖像像素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。其實(shí)驗(yàn)論證結(jié)果曲線如圖2所示。

圖2 實(shí)驗(yàn)論證結(jié)果曲線

根據(jù)圖2可知：地質(zhì)找礦中遙感圖像處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)能夠大幅度穩(wěn)定拍攝質(zhì)量，在圖像質(zhì)量上要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)[6]。

4 結(jié) 語

通過對地質(zhì)找礦中遙感圖像處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，依托地質(zhì)找礦中遙感圖像拍攝與分析的結(jié)合機(jī)制，根據(jù)圖像信息的即時反饋，對圖像進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)本文設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)論證表明，本文設(shè)計(jì)的方法具備極高的有效性，能夠?yàn)榈刭|(zhì)找礦中遙感圖像處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供方法論指導(dǎo)。