一、背景
近年來，隨著國家民用空間基礎設施規劃中的遙感衛星體系穩步推進，以及商業衛星遙感的蓬勃發展，我國衛星遙感數據獲取能力呈現質量齊升之勢。然而，作為衛星遙感應用的基礎設施和關鍵工具，遙感圖像處理平臺逐漸成為了制約自主衛星數據應用和空間信息業務發展的重要因素之一。
鑒于此，蒼穹數碼技術股份有限公司研發了蒼穹遙感衛星處理軟件（KQRS Ortho），將并行處理技術、高性能計算技術與數字攝影測量處理技術相結合，搭建從數據導入、匹配、平差、融合，到影像質量檢查的中分和高分影像全流程自動處理生產線，實現國內外衛星遙感數據的全流程化、大規模、快速、智能化處理。
二、軟件介紹
KQRS Ortho具備光學衛星數據生產功能，支持高分系列、資源系列、高景衛星、SPOT系列及Worldview系列等國內外數據的DOM、DEM、DSM成果數據生產。
KQRS Ortho支持從L1級、L2級數據處理成為最終產品化成果影像，可對平面影像、立體影像進行單功能處理、流程化一鍵式處理、分布式集群處理。軟件支持多源衛星數據接入，具備多源影像自動匹配、多源影像校正、用戶定制化流程定制處理、智能化集群任務管理調度、跨平臺等能力，從根本上解決遙感影像體量大、種類多、處理過程繁瑣的問題。
KQRS Ortho框架示意圖
KQRS Ortho系統主界面
三、軟件能力
（一）支持多衛星數據自動化匹配
影像匹配是從衛星影像上，提取特征點及地物信息過程中的關鍵技術之一。能否高效地、均勻地獲取控制點對遙感影像的自動空間匹配至關重要。KQRS Ortho采用基于金字塔分層動態窗口匹配等方法，支持多種衛星、多景數據的批量處理。結合大區域聯合平差技術，極大減少控制點、連接點的人工編輯成本，顯著提高衛星影像數據處理的自動化程度。
（二）DOM/DSM流程化自動生產
4D產品生產的一體化、自動化是實現遙感生產智能化的重要步驟。為提高生產過程的自動化程度，KQRS Ortho采用流程化與交互式相結合的生產模式。通過在流程配置中選擇相應的生產步驟，構建一鍵式快速成產流程，降低對生產人員遙感知識儲備的要求，解放生產力。同時，人機交互式作業方便生產人員隨時對成果質量進行監督和改進，既保證了數據生產的時效性，也提高了產品的質量。
（三）海量數據智能勻光勻色
衛星影像在采集過程中，由于傳感器的不同及拍攝環境的影響，會在亮度、色彩等方面出現差異，既影響產品的美觀，也會影響產品后期的應用。因此，對影像數據進行勻光勻色是十分必要的。KQRS Ortho針對目前勻色算法尚難達到行業應用標準的問題，在大區域采用勻色模板勻光勻色的基礎上，結合多種濾波方式，實現多景影像間的平和過度，有效解決海量衛星數據的色彩一致性問題。
（四）批量無縫生成接邊線
遙感影像鑲嵌時，如何自動生成效果好的接邊線，是鑲嵌過程的重點和難點。KQRS Ortho提供了中心線法與圖切法兩種鑲嵌方式，結合多尺度自動羽化，實現海量數據接邊線批量無縫生成，同時消除接邊處顏色不統一的問題。軟件還提供了鑲嵌線編輯功能，針對部分重點關注區域，可以通過人機交互的方式進行修改。針對鑲嵌完成的影像，軟件支持一鍵式輸出、標準分幅輸出、矢量輸出等多種輸出方式。
（五）分布式集群生成高效解決方案
遙感影像數據量大、更新周期短、應用廣泛，但如何提高效率、快速生產影像成果一直是影像處理的難點和重點。KQRS Ortho采用分布式集群生成模式，將并行處理技術、高性能計算技術與數字攝影測量處理技術相結合，搭建從數據導入、匹配、平差、融合到影像質量檢查的中分和高分影像全流程自動處理生產線，大大提高了影像生產效率。
集群化硬件部署圖
（六）全面自主可控
2020年1月，美國商務部工業與安全局更新《出口管制條例》，將“用于自動分析地理空間圖像的軟件”列入管制范圍。新規限制的目標重點是具有深度學習能力的地理空間影像軟件，重點涉及影像處理分析和AI智能解譯。因此，研發自主可控的遙感圖像處理軟件，成為保障國家信息安全、踐行航天強國戰略和服務社會發展的迫切需求。
KQRS Ortho軟件完全自主可控，除了在Intel X86架構下適配Windows類、Linux類(Ubuntu、CentOS)和Mac等國際主流操作系統外，完成了與龍芯CPU+中標麒麟操作系統、飛騰CPU+銀河麒麟操作系統、華為鯤鵬CPU+ CentOS操作系統等國產軟硬件環境的兼容性適配，解決了程序自主可控安全可靠的卡脖子問題。
四、應用案例
KQRS Ortho以萬兆交換機、32G內存及8個虛擬機的配置，采用分布式集群生產，對全國4000景影像進行鑲嵌處理，接邊精度達0.5個像素，定位精度達1.2個像素，總時長不到140個小時。
集群式處理正射產品成果
五、總結
隨著傳感器技術、航空航天技術和數據通訊技術的不斷發展，現代遙感技術已經進入到一個能動態、快速、多平臺、多時相、高分辨率地提供對地觀測數據的新階段。遙感數據使用的大眾化，成為遙感科技的重要趨勢。隨著軟件的不斷更新，KQRS Ortho將加入更多功能，提升遙感數據分析處理、知識挖掘和決策支持能力，構建智能化、高性能和實用化的遙感圖像處理軟件。
