Sistema de Processamento de Imagens CBERS - INPE/OBT/DGI

dgi.inpe.br

Sistema de Processamento de Imagens CBERS - INPE/OBT/DGI

Sistema de Processamento de

Imagens CBERS

III EUsISSeR

22 a 24 de outubro de 2003


Paulo Eduardo Neves

neves@gisplan.com.br

GISPLAN Tecnologia da Geoinformação

www.gisplan.com.br


Histórico


Histórico

‣ 1973 – Estação Landsat 1, 2 e 3

Sistema adquirido pronto

‣ 1982 – Estação Landsat 4 e 5

Sistema desenvolvido em parceria com empresa francesa

‣ 1986 – Estação Spot 1, 2 e 3

Sistema desenvolvido pelo INPE

‣ 1997 – Estação CBERS 1

Sistema especificado pelo INPE e desenvolvido por uma empresa

francesa (com participação da GISPLAN)

‣ 1998 – Estação Landsat 5 e 7

Sistema adquirido pronto

‣ 2001 – Estação CBERS 2

Sistema especificado pelo INPE e desenvolvido pela GISPLAN


Sistema CBERS-1

‣ Primeiro satélite brasileiro de Sensoriamento

Remoto

INPE especifica estação terrena

• Empresa francesa desenvolve a estação em

parceria com empresa brasileira

‣ Consolidação da competência nacional na

área de estações terrenas de satélite


Sistema CBERS-2

‣ Política nacional de desenvolvimento

científico e tecnológico

INPE especifica estação

• Empresa brasileira desenvolve estação

terrena


Sistema CBERS


Estação Terrena CBERS

‣ Parte do segmento solo de um programa

espacial

‣ Dividida em 3 sistemas principais:

Sistema de Recepção – SRE

Sistema de Gravação de Dados – SGD

Sistema de Processamento de Imagens - SPI


Estação Terrena CBERS

Estação Terrena

CBERS

Sistema de

Recepção

SRE

Sistema de

Gravação de

Dados

SGD

Sistema de

Processamento

de Imagens

SPI

Cuiabá– MT

Cachoeira Paulista

SP


Sistema de Recepção - SRE

‣ Responsável pela recepção dos dados

enviados pelo satélite

‣ Componente principal:

• Antena de rastreio


Sistema de Gravação de Dados - SGD

‣ Principais funções do SGD:

• Gravar, em tempo real, todos os dados

transmitidos pelo satélite

• Processar o inventário

• Manter o catálogo de dados do satélite

• Manter o acervo de “quick-looks”

• Enviar ao SPI os dados transmitidos pelo

Satélite

• Permitir acesso via internet ao catálogo de

dados


Sistema de Processamento de Imagens - SPI

‣ Principais funções do SPI:

• Manter o acervo permanente dos dados

CBERS

• Manter o catálogo de dados do satélite

• Manter o acervo de “quick-looks”

• Processar os dados CBERS, gerando os

diversos produtos

• Gerenciar os usuários

• Administrar os pedidos


Sistema CBERS 2


Estação Terrena CBERS

‣ Requisitos Gerais

• Estação deve ser baseada em arquiteturas de

hardware de baixo custo.

• Estação deve ser baseada em software livre.

• O desenvolvimento deve ser conduzido de

forma integrada com o INPE.

• O desenvolvimento deve fazer uso de

tecnologias já desenvolvidas pelo INPE.


Estação Terrena CBERS

‣ Requisitos Gerais

• A estação deve ser projetada em módulos.

• A estação deve permitir, com facilidade, a

inclusão de novos satélites e sensores.

• A estação deve permitir, com facilidade, a

inclusão de novas funcionalidades.

• O desenvolvimento deve seguir o paradigma

da orientação a objetos


Ambiente de Desenvolvimento

Sistema operacional: Linux

• Distribuição Red-Hat

‣ Linguagem de programação: C++

• Compilador GCC

‣ Engenharia de requisitos

• Ferramenta case: Rational Rose

‣ Projeto Orientado a Objetos

• Ferramenta Case: Rational Rose


Ambiente de Desenvolvimento

Sistema de controle de versão

• CVS: Concurrent Version System

Sistema de controle de bugs

• Bugzilla

Sistema de documentação

• Doxigen

‣Banco de dados

• MySQL e PostgreSQL


Ambiente de Desenvolvimento

‣ Codificação em níveis

• Estação (geral)

• Satélite

• Instrumento

• Radar (Ex: Radarsat)

• Varredura eletrônica (Ex: HRV-Spot e CCD-

CBERS)

• Varredura mecânica (Ex: TM-Landsat e IRMSS-

CBERS)


Estação Terrena CBERS

‣ Redução de custos

• 100% nas licenças de SW

• 100% na manutenção anual das licenças

• 70 a 80% de redução no SW desenvolvido

• 50 a 60% no hardware


Gerenciamento do Sistema

Recepção e

Gravação

de Dados

Planejamento

da Aquisição

Gernciamento

de Pedidos

Catálogo

GRALHA

(HDF)

Avaliação e

Controle

da Qualidade

QUICK-LOOK

(GeoJPEG)

METADATA

(XML)

Geração

de Produtos

Nível A

(TIFF)

Nível 1

(GeoTIFF)


Recepção e Gravação de Dados

COMUNICAÇÃO

programação da antena

controle da recepçào

simulação & teste

QUICK-LOOK

(GeoJPEG)

METADATA

(XML)

GRALHA

(HDF)

MOVING WINDOW

sincronização de quadros

decodificaçào

extração de dados de imagem

formatação de dados de imagem

visualização em tempo real

GRAVAÇÃO

sincronizador de bits

blocagem dos dados

gravação dos dados

TDA

NÍVEL 0

partição em cenas

geração dos Quick-Looks

geração dos metadados

geração das cenas nível 0

DRD

FORMATAÇÃO

sincronização de quadros

decodificação

estração de dados auxiliares

estração de dados de imagem

formatação de dados


Recepção e gravação de Dados


Recepção e gravação de Dados – DRD to GRALHA


Recepção e gravação de Dados – GRALHA to Quick-Look


Geração de Produtos

INTERPRETAÇÃO

id do satélite

id do instrumento

id do produto

id do GRALHA

ATUALIZAÇÃO

parâmetros de calibração

detectores defeituosos

parâmetros orbitais

TDA

GRALHA

(HDF)

Nível A

(TIFF)

RELATORIO

acompanhamento do pedido

arquivo de metadados

Nívell 1

(GeoTIFF)

LEVEL 1

espaço geográfico da cena

mapeamento inverso

interpolação do nível de cinza

fusão dos arranjos

arquivo GeoTIFF

NÍVEL A

calibração radiométrica

equalizaçào de detectores

interpolação de detectores defeituosos

interpolação da perda de sincronismo

restauração

equalização dos arranjos

fusão dos arranjos

arquivo TIIF


Geração de Produtos

‣Todos os produtos – 1 único processo de

reamostragem

‣ Nível A

• correção radiométrica

• fusão dos arranjos (CCD e WFI)

• registro de bandas

‣ Nível 1

• correções radiométrica e geométrica

• fusão de arranjos (CCD e WFI)

• registro de bandas


Geração de Produtos – Nível A: CCD e WFI

‣ Correção Radiométrica

• calibração dos detectores (inclui correção

dinâmica da corrente de escuro)

• equalização estatística dos detectores pares

e ímpares

• interpolação dos detectores defeituosos

• interpolação das perdas de sincronismo

• restauração

• equalização estatística entre arranjos


Geração de Produtos – Nível A: CCD e WFI

‣ Reamostragem

• fusão de arranjos (mosaico)

• registro entre bandas


Geração de Produtos – Nível A: CCD e WFI

Detetores Pares e Ímpares

CCD

Detector

Output


Geração de Produtos – Nível A: CCD e WFI

Detetores Pares e Ímpares

Barra #1 Barra #2 Barra #3


Geração de Produtos – Nível A: CCD e WFI

Fusão das Barras do CCD


Geração de Produtos – Nível A: CCD e WFI

Superposição Barras 3 e 2 (zona interior)

Arrays Equalization

Superposição Barras 3 e 2 (zona exterior)


Geração de Produtos – Nível A: IRMSS

‣Correção Radiométrica

• calibração dos detectores

• calibração estatística

• interpolação dos detectores defeituosos

• interpolação das perdas de sincronismo

• restauração

‣ Reamostragem

• correção da variação do comprimento de linha

• alinhamento dos detectores

• registro entre bandas


Geração de Produtos – Nível 1: CCD e WFI

‣ Correção Radiométrica

‣ Relação Terra Imagem (modelo

rigoroso)

‣ Reamostragem

• mapeamento inverso

• fusão entre arranjos

• registro entre bandas


Geração de Produtos – Nível 1: IRMSS

‣ Correção Radiométrica

‣ Relação Terra Imagem (modelo

rigoroso)

‣ Reamostragem

• mapeamento inverso

• correção da variação do comprimento de

linha

• alinhamento dos detectores

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