（信号与信息处理专业论文）协同遥感图像解译系统的研究与实现.pdf

摘要 本文以遥感图像解译系统为研究对象，从分析传统单机解译的资源孤立性缺 陷开始，寻找提高遥感图像解译效率的有效手段。基于对遥感图像解译技术、计 算机协同技术、人机交互技术的研究，提出有机结合三种技术的协同遥感图像解 译系统方案，实现异地资源共享，从而提高遥感图像解译的时效性和客观性。 协同遥感图像解译系统是基于计算机网络的多人异地同步协同模式_ f 的遥 感图像目视解译系统。其目标是实现人员共享、数据共享、同步并行作业、疑难 会判、保证时效性和客观性。实现该系统的关键在于对遥感图像解译的面向协同 设计和| 办同支撑环境设计。 在对图像浏览及处理进行归一化分类基础上，提出大图像浏览的特殊策略算 法和大图像处理控制算法，实现既满足遥感大图像要求，同时也满足可协同化。 采用矢量标注方式，提出矢量标注的对象模型和容器模型，并针对可协同化设计 出标注命令管理模型。提出面向协同的矢量符号库概念并实现了符号标注的相关 操作和符号库管理，总结符号库数据制作方法和多种应用途径，并对几套符号标 准进行数据制作得到相应符号库以及矢量字体集。 在前面面向协同设计的基础上，定义了精简通用的协同操作接口、协同感知 接口、并发控制接v i ，使得协同通信数据量达到最低，确保协同即时性。分析协 同操作模式、协同感知信息类别和模式，制定适用于遥感图像解译的“改进加锁 法”并发控制机制，最终实现了整个协同支撑环境。 在分析大屏幕交互技术背景的基础上，提出大屏幕非接触式控制技术，并实 现后进行试验分析，弥补了现有中距离交互工具的空缺，并实现与协同遥感图像 解译的三种集成方式。 在曲、同遥感图像解译系统的实现基础上，提出遥感图像协同会判室原型，采 用三种交互手段适应近、中、远距离三个不同空间，满足多角色需求i 并展示协 同会判室场景，设计视频显示系统和集中控制系统，以及进行协同遥感图像解译 系统软件的部署：最后通过异地多会判室的联合实现真正的异地多用户同步遥感 图像解译。 本文通过关键技术的礤究及实现，谖明了该系统方案的可行瞧；该系统在遥 感图像融同会刿室原鍪中盼逄好应用，嘏诞弱秘同邋慧图像解译系统的可臻瞧。 关键谣：遥臻图像解译，c s c w ，久梳交互，傍霹支搭环境，矢纛标注， 非接触式交互，协同会判室 r e s e a r c ha n d i m p l e m e n t a t i o no f c o o p e r a t i v er e m o t es e n s i n gi m a g ei n t e r p r e t i n gs y s t e m x ug u a n g l u a n ( s i g n a la n di n f o r m a t i o np r e o c e s s i n 蛰 d i r e c t e db yp r o f e s s o rw u y i r o n g , p e n gh a i l i a n g a b s t r a c t t h i s p a p e rm a i n l y s t u d i e so nr e m o t e s e n s i n gi m a g ei n t e r p r e t i n gs y s t e m b e g i n n i n gw i t ha n a l y z i n gs e r i o u sl i m i t a t i o no fr e s o u r c ei s o l a t i o ni nc o n v e n t i o n a l s t a n d a l o n ei n t e r p r e t a t i o n ，i ts e a r c h e se f f i c i e n ta p p r o a c ht oi m p r o v er e m o t es e n s i n g i m a g ei n t e r p r e t i n ge f f i c i e n c y b a s e do no r g a n i cc o m b i n a t i o no fr si m a g ei n t e r p r e t i n g ， c s cw ，a n dh c i t e c h n o l o g y , ac o o p e r a t i v er e m o t es e n s i n gi m a g ei n t e r p r e t i n gs y s t e m ( c r s i i s ) s o l u t i o ni sp r e s e n t e d t h i ss y s t e mi m p l e m e n t sd i f f e r e n tl o c a t i o n sr e s o u r c e s h a r e ，a n de n h a n c e si n s t a n t a n e i t ya n do b j e c t i v i t yo fr si m a g ei n t e r p r e t a t i o n c r s i i si sar sv i s u a li n t e r p r e t i n gs y s t e m ，w i t hs y n c h r o n i z e do p e r a t i o nm o d ef o r m u l t i u s e ro fd i f f e r e n tl o c a t i o n i t sa i mi st oi m p l e m e n tp e r s o n n e ls h a r e ，d a t as h a r e ， s y n c h r o n i z e dp a r a l l e lw o r k ，a n dd i f f i c u l t yc o d i s c u s s ，c o n s e q u e n t l y t oi n s u r e i n s t a n t a n e i t y a n d o b j e c t i v i t y p i v o t a li m p l e m e n t a t i o n s o ft h i s s y s t e m a r e c o o p e r a t i o n o r i e n t e dd e s i g no fr si m a g ei n t e r p r e t a t i o na n dd e s i g n i n gc o o p e r a t i o n s u p p o r t e r a c c o r d i n gt oo p t i m a l c l a s s i f i c a t i o no fi m a g ev i e wa n dw o c e s s i n g ，s p e c i a l s t r a t e g ya l g o r i t h m sf o rh u g ei m a g ea r eb r o u g h tf o r w a r d a f t e rd e s i g n i n go b j e c tm o d e l a n dc o n t a i n e rm o d e lo fv e c t o rm a r k i n g ，c a r r yo u tc o o p e r a t i o n - o r i e n t e dm a r k i n g c o m m a n dm a n a g e m e n tm o d e l s y m b o lm a r k i n gi sp r o v i d e db yv e c t o rs y m b o lv o h m a e ， w h i c hh a ss e v e r a ld a t ai m p o r tm e t h o da n dm a n i f o l da p p l i c a t i o na p p r o a c h a f t e rf o r e n a m e dc o o p e r a t i o n - o r i e n t e dd e s i g n ，c o o p e r a t i o nh a n d l i n gi n t e r f a c e ， c o o p e r a t i v ea w a r e n e s si n t e r f a c e ，a n dc o n c u r r e n c yc o n t r o li n t e r f a c ea r ed e f i n e d t h e s e u n i v e r s a lc o m p a c ti n t e r f a c e se n s u r ec o o p e r a t i o ni n s t a n t a n e i t yu s i n gl e a s td a t as t r e a m c o m b i n e dw i t hc o o p e r a t i o nh a n d l i n gm o d ea n dc o o p e r a t i v ea w a r e n e s sm o d e ， “a d v a n c e da d d i t i v el o c km e t h o d ”i sc o n s t i t u t e da n do f f e r sc o n c u ”e n c yc o n 仃o l m e c h a n i s mf o rr si m a g ei n t e r p r e t a t i o n f i n a l l y ，c o o p e r a t i o ns u p p o r t e ri sc a r r i e do u t w i t ht h e s em o d u l e s 。 t h r o u 出a n a l y z i n gb i g - s c r e e n i n t e r a c t i o n t e c h n i q u eb a c k g r o u n d ，a l l u n t o u c h e d s e n s i t i v ei n t e r a c t i o nt e c h n i q u ei sc o n a et r u ea n ds u c c e s s f u l l yt e s t e d ，w h i c h m a k e su pi n t e r a c t i o nv a c a n c yi nm i d d l es p a c et os c r e e a ，i ta l s oc a nb ei n t e g r a t e dw i t h c r s i i si nt h r e ed i f f e r e n tu s e f u lm o d e s a sat y p i c a la p p l i c a t i o ns i t u a t i o no fc r s i i s ，r si m a g ec o o p e r a t i v ec o d i s c u s s b o a r d r o o mi sp r o p o s e d ，w h i c hs a t i s f i e sm u l t i - u s e rr e s p e c t i v e l yu s i n gt h r e ed i f f e r e n t i n s t r u m e n t si nn e a r ，m i d d l e ，a n df a rs p a c e i nt h ee n d ，m a n yc o - d i s c u s sb o a r d r o o m s o nd i f f e r e n tl o c a t i o na c h i e v eg e n u i n es y n c h r o n i z e dr si m a g ei n t e r p r e t a t i o nf o f m u l t i u s e r , s t u d i e sa n dr e a l i z a t i o n so ft h e s ek e yt e c h n o l o g i e sp r o v et h i ss y s t e ms o l u t i o n s f e a s i b i l i t y r si m a g ec o o p e r a t i v ec o d i s c u s sb o a r d r o o mp r o v e st h i ss y s t e m su s a b i l i t y k e yw o r d s ：r e m o t es e n s i n gi m a g ei n t e r p r e t i n g ，c s c w , h u m a nc o m p u t e r i n t e r a c t i o n ，c o o p e r a t i o ns u p p o r t e r ，v e c t o rm a r k i n g ，u n t o u c h e d - s e n s i t i v e i n t e r a c t i o n ，c o o p e r a t i v ec o d i s c u s s b o a r d r o o m 图索弓 图1 1c s c w 系统的基本分类 6 图2 - ! c s c w 三类体系结构2 4 图2 - 2c s c w 典型系统框架 2 4 图 3 基于语言一动作的会话模型2 6 圉2 - 4 活动工作流环 2 6 图2 - 5 会议模型一般概念 2 7 图2 - 6 串行协同过程模型 2 7 图27 并行协同过程模型 2 8 图28 活动的基本结构 2 9 图2 - 9c o l a 平台的活动模型 2 9 图3 - 1 协同遥感图像解译系统总体框架 4 4 图4 - 1 图像金字塔创建算法 6 0 图4 _ 2 大图像浏览算法 6 1 图4 _ 3 图像浏览模块结构 6 2 图4 - 4 大图像处理控制算法 一6 5 图4 - 5 图像处理模块结构 6 6 圈46 矢量对象模型 6 9 图4 - 7 矢量容器模型 7 0 图4 - 8 标注命令管理模型 7 l 图4 - 9 矢量标注模块结构 7 2 图4 1 0 符号标注操作 7 3 图4 - 1 1 符号管理示意图 7 4 图4 1 2 符号库管理模型 7 5 图41 3 符号库模块结构 7 5 图4 1 4 文本格式符号数据制作算法 7 6 图4 - 1 5 图像图形格式数据制作算法 7 7 图4 _ 1 6 符号库矢量字体及使用 7 8 图4 1 7 协同操作实现途径 8 5 图4 1 8 用户行为感知信息显示示意 8 7 图4 _ 1 9 文字语音交流信息示意 8 7 图4 2 0 协同感知实现途径 一 8 9 图4 - 2 1 目录树并发控制机制 9 3 图4 2 2 并发控制实现途径 一 9 5 图4 2 3 大屏幕非接触式交互硬件组成 1 0 3 圈4 - 2 4 激光笔驱动程序模块结构 1 0 5 图5 - 1 单一遥感图像协同会判室场景】1 7 图5 - 2 视频显示系统及中控系统 1 1 8 图5 - 3 遥感图像异地协同会判 一 1 2 0 图b - 1 数据库概念设计 13 3 表索引 表3 1 协同解译系统与单机解译系统比较表 4 i 表4 1 图像洲览性能测试表 一6 3 表4 _ 2 协同操作接口可变长数据包8 0 表4 _ 3 图像浏览操作接口结构8 0 表4 - 4 图像处理操作接口结构 8 0 表4 - 5 图像处理方法辅助参数结构 8 l 表46 矢量标注操作接口结构 8 l 表4 7 矢量标注操作辅助参数结构 8 1 表4 _ 8 协同感知接口结构 8 2 表4 _ 9 并发控制接口结构8 3 表4 1 0 不同乐观程度加锁方法的比较 9 0 表 1 1 大屏幕非接触式交互系统设备清单 1 0 6 表卜1 2 丈屏幕非接触式交互试验结果1 0 7 表5 - 1 不同空间人机交互方式对比 1 1 5 表5 - 2 单一遥感图像协同会判室软件部署 1 1 9 表旷1 数据库所有表清单 1 3 3 表b - 2 表u s e r 逻辑设计 1 3 4 表b - 3 表p r o j e c t 逻辑设计 13 4 表b - 4 表p r o j e c t _ p r i v 逻辑设计 1 3 5 表b _ 5 表s l s s i o n 逻辑设计 1 3 5 表b - 6 表m s g h is t o r y 逻辑设计 1 3 5 表8 7 用户操作权限表 1 3 6 研究成果声明 本人郑重声明，所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下 进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢 的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得中国科学院电子学研究所或其他教育机构的学位或 证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任 何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示t t l ：i 意。 特此申明。 虢婢龋嗍，、z 互 关于学位论文使用权的说明 本人完全了解中国科学院电子学研究所有关保留、使用学位论文 的规定，其中包括：电子所有权保管、并向有关部门送交学位论文 的原件与复印件；电子所可以采用影印、缩印或其它复制手段复制 并保存学位论文；电子所可允许学位论文被查阅或借阅；电子所 可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；电子所可以公布 学位论文的全部或部分内容( 保密学位论文在解密后遵守此规定) 。 签名：薅 导师签名：另 、 杰j 春 7 汉 霉l 枣缝论 1 。l 引言 第1 章绪论 邋感技术是一门综合性探测披术，由于邋感具备客观性、时效性、宏观性、 综合蛙翻经济性的萼专点，已经广泛应臻予资源与琢境谶查与篮测、莩事瘦熙、 城市规划等众多领域”1 。随着遥感技术的不断进步和遥感图像信息的广泛应用， 人们对各类遥媾图像鳃译畚统的熊力、效率和速度郝搬出了更商的要求。 限制遥感图像解译能力的原因多种多样，传统的图像解译模式一般是单平 台单人操作模式。典型横式就是一位勰译专家使用一愈计算机，打开图像处理 软件，加载被解译图像，通过图像处理或者肉眼识别来提取信息并作标记，最 终制作出国像解译图。所以传统解译模式自身最大的局限性就是孤立性，孤立 性包括地域、人员、数始、软硬件等。 为了嬲决传统遥葛躁像解译系统的这种缺陷，本文重点研究遥感图像艇译 技术、计算机协同技术、人机交互技术，分丰斤相互结合的可行能，从遥感图像 的解译环境、解译模式上设法提高提高图像解译的效警、准确性和即时性。 1 2 遥感图像瓣译技术的发展溪装 遥感( r e m o t es e n s i n g ) 广义上搬对地表事物的遥远感知“3 。狭义上特搬通过 遥感器这类对电磁波敏感酶仪器，在远离目称和菲接触髫标物体条件下搽测目 标她物，获取其反射、辎射或散射的电磁波信息，进行处理、分析与应用的科 学帮技术。 1 9 5 7 年苏联第一颗人造地球卫星的发射成功，标志着人类从空间观测地球 葙探索宇宙奥秘进入了耨酌纪元；1 9 7 2 年e r t s - i 发_ 鸯孛( 后改名为l a n d s a t i ) ， 装有m s s 传感器，分辨攀7 9 米，标志着遥感进入新阶段；1 9 8 8 年中国发射的 葡l 章绪埝 1 1 引言 第1 章绪论 遥感技术是一门综合性探测技术，由于遥感具备客观性、时效性、宏观性、 综合性和经济性的特点，已经广泛应用予资源与环境调查与监测、军事应用、 城市规划等众多领域8 1 。隧港遥感技术静不断遗步翻邋感图像信息的广泛应耀， 人们对各类邂感图像解译舔统的能力、效率和速度都提出了更高的要求。 辍铡遥感图像簿译能力戆簸因多秘多榉，黄统豹懑橡鼹译模式一般是单平 台单人操伟模式。典型模式就是一位解译专家使用台计算机，打开图像处理 软件，加载被解译图像，通过图像处理或者肉眼识别来提取信息并作标记，最 终裁馋出图缘解译圈。所以镑统缨译模式自身最丈的翳疆牲裁是鞭立蛙，孤立 性包括地域、人员、数据、软硬件等。 为了解决传统遥蒜图像解译系统的这种缺陷，本文重点研究遥感图像解译 技术、诗算筏渗露菝术、人税交互按术，分褥葙互缝合的可行霞，觚遥感图像 的解译环境、解译模式上设法提高提高图像解译的效率、准确性和即时性。 1 2 遥感图像解译技术的发展现状 遥感( r e m o t es e n s i n g ) 广义上据对娩表事物的遥涎感翔“3 。狭义上特撂通过 遥感器这类对电磁波敏感的仪器，在远离目标和菲接触目标物体条件下探测目 标地物，获取其反射、辐射或散射的电磁波信息，谶行处理、分析与应用的科 学嚣按零。 1 9 5 7 年苏联第一颗人造地球卫星的发射成功，标志着人类从窀闻观测地球 稠探索宇宙嶷秘进入了新的纪元；1 9 7 2 年e r t s 一1 发射( 后改名为l a n d s a t 1 ) ， 装有赫s s 传戆嚣，分瓣率7 9 米，标志饕遥感送入耨狳段；1 9 8 8 年中霞发袈静 串毽辩擎豌电子学臻究所溥圭学蔽论文 协丽邋感蓬橡解译系统豹辑究与实现 第一颡“风云1 号”气象卫星，其主要手鼍务是获壤全球瓣蚕夜云鳖蜜凝及避蜇 空间海洋水色遥感试验；1 9 9 9 年美国发射i k o n o s ，空间分辨率提简到1 米：1 9 9 9 每孛莺袋功发麓姿源歪羹l 号。豹多年米遥感技术经过了遮速笈袋，薅誊天饲 对遥感技术的进一步认识，观测技术的进步和社会应用霈求的增加，目前遥感 正经历着技术不断完善、能力不断增强、应用领域不断扩大的发展过程。a 类 将进入一+ 个多屡、立体、多角度、全方位和全天候对地观测的新时代。 遥感技术可以迅速及时大面积的提供地表的属性并在一定稷度上提供地物 辩大瑟狡虢空闻经鬟信患；全球定位系绫( g l o b a lp o s i t i o n i n gs y s t e m 可敬蘸 散精确的提供点状地物的空间位置信息；地理储息系统( g e o g r a p h i c n f o r m a ti o ns y s t e m ) 为地物的几何数据和属性数据的存储、管瓣和应用提供了 软件平台。它们三者互拥配合，珂以有效地解决了很多实际问题，人们习惯将 这三种技术合称乏为“3 s ”技术，将是主流发展方向。 嚣蘸，鬻觅豹星载遥懑影像豢鳖鬯籀激下尼耪： ( i ) m s s 影像：多光谱扫描仪( m u l t i s p e c t r a s c a n n e r ，m s s ) 获取的影像。 例如美嗣的l a n d s a t 系捌卫星获敬的影像； ( 2 ) 删图像：专题绘图仪( t h e m a t i cm a p p e r ，t m ) 获取豹遥感图像。例如美 国l a n d s a t 系列( l a n d s a t 一4 起) 卫星获取的影像； ( 3 ) s p o t 蚕豫：法霆s p o t 系列卫星获取豹影像； ( 4 ) 高空间分辨率邂感影像：典型的有美国s p a c ei m a g i n g 公司的i k o n o s 卫星图像粒美黧e a r t hw a t c h 公落瓣q u i c k b i r d _ 鼙星鹜豫； ( 5 ) 离光谱豳像：目标地物成像时，也对每个地物像元经过色散形成几十 个乃至几百个窄波段逐行光谱覆盖，形成同一毒瞻区尼十个乃至尼匿个 的高光潜圈像； ( 6 ) s a r 影像：合成孔径雷达( s y n t h e t i ca p e r t u r er a d a r ，s a r ) _ i 琏年来发 攫缀块，利用航空或航天遥感乎台搓载含残魏经霉这，获取圭| 照球表层 微波影像。微波遥感采用的波长范围为l m m l o o c m ，它可以穿透云雾和 大气降承，溺定云下嚣褥速物发瓣懿辐瓣，对缝表鸯一定穿逶缝力， 具有全天候、全天时的工作能力。 2 第1 章绪论 遥感技术是一门综合性探测技术，由于遥感具备客观性、时效性、宏观性、 综合性和经济性的特点，已经广泛应用于资源与环境调查与监测、军事应用、 城市规划等众多领域。而遥感应用的基础是遥感图像解译，而目前解译模式可 分为日视解译和计算机自动解译两种。 f 1 视解译运用了解译者的遥感基础知识、地学背景知识等综合知识，对遥 感对象进行分析、识别”1 。目视解译是许多遥感应用项目的先遣工作，同时遥 感目视解译的研究也为研究遥感信息的计算机自动理解提供了基础。遥感的观 测对象主要是地球表层的各类地物，也包括大气、海洋和地下矿藏中不同成分， 各类地物都具有两种特征：空间几何特征和物理、化学、生物的属性特征“1 。 遥感图像目标地物特征主要分为“色、形、位”三大类，地面各种目标地 物在遥感图像中存在着不同的色、形、位的差异，就构成了可供识别的目标地 物特征。因此目标地物特征是目视解译人员分析、解译、理解和识别遥感图像 的基础。目视解译是人与遥感图像相互作用的复杂认知过程，它涉及到曰视解 译者生理与心理许多环节。遥感图像的认知过程：遥感图像解译是一个复杂的 认知过程，对一个目标的识别，往往需要经历几次反复判读才能得到正确结果。 概括来说，遥感图像的认知过程包括了自下向上的信息获取、特征提取与识别 证据积累过程和自上向下的特征匹配、提出假设与目标辨识过程。 计算机自动解译以遥感图像为研究对象，在计算机系统支持下，综合运用 地学、遥感图像处理、地理信息系统、模式识别与人工智能技术，实现地学专 题信息的智能化获取”3 。它是个正在成长的研究方向，其目标是将人工目视 解译遥感图像发展为计算机支持下的遥感图像理解。 1 3c s c w 技术的发展现状 随着社会的发展和科技的进步，各种工作变得越来越复杂。以前完成一项 工作可能只要一个人或几个人就能胜任了，现在与以前大不相同，几乎每项工 作的完成都是许多人智慧的共同结晶，因此协同工作在当今社会变得曰益重要。 在协同工作中最重要的问题是如何提高整个工作的效率。为此，在通信和计算 串辫释学院电子掌礴究所博圭拳谯论文 协商遥感蓬像瓣译系统静醑究与实璃 撬按拳的翅菱成熟载当今售患校会中，“诗算撬支持匏协嗣工 # ”( c o m p u t e r s u p p o r t e dc o o p e r a t i v ew o r k ，c s c w ) 电就应运而生了。c s c w 这个概念最早是 在1 9 8 4 年由m i t 瓣i r e n eg r e i f 帮漂d e c 公司瓣p a u lc a s h m a n 提密来瓣8 1 ， c s c w 的提出和实现将从根本上改变人们传统的工作方式和生活方式。 学术界关于c s c w 先后有过不同的理解“1 ，综合各种暂法可以定义为：在计 簿极技零支持鹣臻境中( 鄯c s ) ，将羽楚杰诗舅糖羁终秘多媒髂嚣境下，一令 群体协同：j 二作完成一项共同的任务( 即c w ) 。它的目标是要设计各种各样的协 阉工俸辩应瑁系统。 c s c w 鲍形成鞠发最商一定的必然性。酋先，瑷伐痿慰社会中，入的生活方 式和劳动方式具有群体性、交互性、分稚性和协作性等特点。敦次，计算机技 零( 毽瑟劳学及分布签璎技寒、多媒镩按零、数攥痒鼓拳帮试知辩学等) 、逶绥 及计算机网络技术的飞速发展，构成了c s c w 实现的技术基础。另外，并行工程 ( c o n c u r r e n te n g i n e e r i n g ) 这穰念羲掇密氇怒蓟了重簧翡伟麓。并行工程霆 集成、并行设计产品及相关过程的系统方法，它强调t e a mw o r k ( 组工作) ，而 对t e a mw o r k 的技术支持是和c s c w 的研究密切相关的。因此可以说c s c w 是在 现代社会中，以人们协嬲工 乍方式为背荣的，以计算枫釉通信技术的发展和融 合为基目i i 具有广泛的应用领域为前提条件而自然形成的。实现c s c w 时涉及很 多学秘领域，拯诗算规、管理学、逶售、分毒罴绞、人王智筢、莅会学、心理 学和组织理论等。 c s c w 的目的建研究和设计支持各种各样协同工作的应用系统，支持入们进 行协同工作的软 牛系统叫骰“群传”( g r o u p w a r e ) 。c s c v 与群 牛寿区别，c s c w 是一门学科，而群件是一具体的技术或实体，具体实现的c s c w 系统被认为是群 警一类约实稠。爨兹c s c w 零爝懿实褒方法主甏分为透明合终( c o l l a b o r a t i o n r r a n s p a r e n t ) 方法和有意识合作( c o l l a b o r a t i o na w a r e ) 方法两种。1 。透明合作 方法的蘩本蒿路楚在寝麓远程攒锌、诱幸筝管瑾簿技术豹纂穑上，将一个攀用户 成用程序作为计算机支持的协同工作工具，直接应用于协同工作环境，用户无 需考虑协同工作环境，丽只需e 醴在执行单用户任务一样执行任务，协作的方式、 过理由诗算辊支持的协嗣工作系统来规定和支持。面有意识合住方法则是采用 毒 蔫l 牵臻谂 野教的系统缝枣句，为用户提供基本的协馋莛袈翻协嚣；功能，协作豹具体方式、 过程则需要由用户操作。 c s c w 系统渗投的要索可戳| 蟊结为三个，简称c s c w 三要素：遴信、合作、舔 调”。遇信是基础，可分为异步通信和同步通信两大类。自然的组通信通常发 生在地琏上是分布的用户之间( 本地通俗可认为建分布系统的特例) ，因此网络 通售是至关重要熬。合佟是形式，c s c w 关心的是群组在工作中成员之间舱协作， 所以合作是群缎活动的瞧要内容。协调是关键，群组协作结果的好坏取决于群 缝成员活动豹狯调。翔祭一个缀的活动楚耱调瓣，那么它豹遥傣窝台依将会大 大得到棚强。一个不能很好的进行协调的工作小组，它的成员之间势必会经常 发生冲突帮重复劳动。 c s c w 分为交互通痿( i n t e r a c t i v e c o m m t m i c a t i o n ) 、撼调( e o o r d i n a t i 。n ) 、 协作( c o l l a b o r a t i o n ) 、协同( c o o p e r a t i o n ) 四个从低到高的层次“0 1 。c s c w 系统可强穰撂交互方式、器缀撬模、圭毽域窒润遴行分类，嚣叛c s c w 区分嗣步 异步、同地异地、两人多人。c s c w 的合作模式分主要有同时阐地、同时异地、 并畴同地和异孵并遗圈静情况“”。( 1 ) 闽步模式：在嗣建点帮糊露蠲迸彳亍翮 一任务的合作方式，如共同决策、共同编辑( 著) 文件、c a d 、室内会议等；( 2 ) 分布式同步模式：在同一时间，但在不间地点避行同一任务的合作方式，如联 合设计、联合编辑、群体决策、电视会议等；( 3 ) 异步模式：在不同时间，但在 同一地点进行同任务的合作方式，如轮流作渡等；( 4 ) 分布式异步模式：在不 润薅阉粒不嗣撼焘进括溺一饪务黪台俸方式，翔电子郏 拳、工俸流( 诺o r k f l o w ) 、 大规模开发项目的支持等。常见c s c w 瀑统分类见下图： 中国科学院电子学研究所博士学位论文 协同遥感图像解译系统的研究与实现 图卜1c s c w 系统的基本分类 目前，c s c w 的主要研究方向包括： ( 1 ) c s c w 理论研究 基础理论包括c s c w 概念、体系结构( 集中式、复制式、混合式) 、系统模 型、协作模型( 会话模型、会议模型、过程模型、活动模型、层次模型等) 、协 作理论( 协调理论、情景状态行为理论、分布式认知理论等) 、协作控制( 会话 管理、发言权控制、安全控制、并发控制、群组感知等) “。 ( 2 ) c s c i r 支撑技术研究 从支撑技术的角度上讲，应该研究相关计算机技术、网络技术、多媒体技 术、数据压缩与存取技术、通信技术“、分布与并行处理技术、传输协议、开 放平台、成组工作模型以及交互环境等。 ( 3 ) c s c w 应用系统研究 c s c w 有着广泛的应用领域，借助c s c w 理论模型，可以设计开发许多相关领 域的c s c w 应用系统，例如协同科研系统、协同设计系统、远程医疗系统、远程 鼙1 章绪埝 教育系统、撼嗣决策系统3 、军事捺犀系绞、按裁办公系统、诗簿机会议系统、 会议室系统和协同编著系统等。 1 4 人楗交曩技求魏发震臻状 夫枧交互( h u m a nc o m p u t e ri n t e r a c t i o n ，h c i ) 是- - f 跨学辩兹硬变，它豹 研究内容很广，包括心理学领域的认知科学，心理学；软件工程领域的系统构 粲技术；信意处瑾领戴汝语音处理技术和鹜豫簸理技术；灭工餐髓领域酶智黢 控制技术等。 人机交互设备体现了人机交互技术的整个发展历史，至今最普遍最常用的 久援交互菠蚤当瓣键鑫疑标。t 8 6 8 年，美国入“努字攘之父”毙里囊援夫按 森肖尔斯( c h r i s t o p h e rl a t h a ms h o l e s ) 设计出现代打字机的实用形式并发 鹱了“为了避免发生蘸簿褥不褥不将字母杂蘸无犟遗遴行捧翻”黪q w e r t y 键盘。 1 9 3 2 年，德沃拉克( a u g u s td v o r a k ) 通过打字时间和手指运动的最优化设计， 发明了一种打字效率大为改善的d v o r a k 键盘，假较为合理的它并没有俺到广泛 认可。q w e r t y 键盘一统天下长迭1 3 0 多年，依然是人们必不可少的交互设备。 键盘标志着人机交互进入了命令语言交互时代。 1 9 6 8 年，“躐标之父”遒格拉薪蕊嵇尔薹_ 姆( d o u g l a se n g l e b a r t ) 发明了 全世界第一个鼠标，恩格尔巴特博士设计鼠标的初衷就是为了使计算机的操作 更加简憾，来彳弋替键盘鄢繁琐的指令。从此，鼠标和p c 就结下了难以用言语表 达豹不解之缘。1 9 8 1 年，第一只巍业化鼠标诞生，仍是钒城滚球鼠标；1 9 8 2 年， 罗技发明了第一只光学机械式鼠标，成为行业标准；2 0 世纪8 0 年代初出现了 第一饯光毫氯撂，它嚣烫特殊熬撵擦氯拣垫，袋本过疯褥没被广泛凌弼；1 9 9 9 年，微软公司与蜜捷伦公司合作发布了采用i n t e l l i e y e 光学引擎的第一只光学 鬣标。瓣 ；誊来露光电鬣标的毙攀s l 擎不鞭褥蓟敬遗，光邀蘸标联代老式鸯每竞聿a 鼠标已成定局。鼠标的简便操作功能使它理所当然成了目前缴广泛最港用的 w i m p g u i ( w i n d o wi c o nm e n up o i n t i n go e v i c e ，g r a p h i c su s e ri n t e r f a c e ) 人机交互方式中指点设餐的主角。 申蓠科学院电了擎研究所蹲主擎位论文 诲丽避感莲僚辫译系统的辚究与实现 久鸯t 交互设蘩分裂转绕交互没备弱瑟墼交互没备。传统交互设备主要是掺 以键盘鼠标为代表的传统指点设备，它还包括触摸屏、跟踪球、触垫和笔输入 簿。薪蘩交互设备主要在虚攒瑰实中使掰，主要包捂三位空闻控京l 器，镶翔舔 踪球( s p a c e b a l l ) 、三维探针( 3 dp r o b e s ) 、三缝鼠标器( 3 1 ) m o u s e ) 、三维操纵 秆( 3 dj o y s t i c k ) 等；语音识剐；姿势识鄹( 数据手套、手势按锻、手势定位器 和手势捻取设备等) ；视线跟踪装置( 最可能的用处是代蛰鼠标作为指点装置) 。 目前人机交互技术的发展趋势主要有以下几个方面： ( 1 ) 多通道化 多媒钵用户界嚣丰富了信息表现形式，发撂了明户感知信息豹效率，拓宽 了计算机到用户的通信带宽。而用户到计算机的通信带宽却仍停留在图形用户 舞嚣 谨 瓣p 翻i ) 盼覆静键盘苇瑟裁标器，软嚣残为蚩令入撬交互搜零熬藕颓。多 通道用户界面的研究正怒为了消除当前w i m p g u i 、多媒体用户界面通信带宽不 平衡的黼颈，综合采用褫线、诱酱、手势等薪静交互通遂、设备和交互技术， 使用户利用多个遴道以囱然、弗行、协作的方式进行人机对话，通过熬合来自 多个通道的精确的和不精确的输入来捕捉用户的交互意瞄，提商人枫交互的自 然性和麓效性。 ( 2 ) 非精确化 键盘和鼠标裙均需丽户精确输入，丽入类在莓常生潘审习惯予莠大鳖使螽l l # 精确的信息交流，人类语言本身就具有高度模糊性。允许使用模糊的表达手 段可以游免不必要的认识负荷，有利于摊高交互活动的自然往和高效往“”。 3 ) 蠢带赛纯 计算机输出信息量大、带宽高、手段丰富，i 面人们的输入却还是使用键盘 敲击、鼠标点击，输入带宽远远低予输滴带宽。所 三 需蘑持离输入带宽，抉遽 大批量地输入信息，语露、图像及姿势等的输入和理嬲是今后的发展方向。 ( 4 ) 异地化 霞薷，计算税主要楚蘑对蔫计算穰瓣幕进行搽作，这静摄律方式限制了诗 算机的成用。虽然可以用遥控器代替部分动作，但极不方便，而采用某些技术 ( 例如语音输入输出) 可以突破窄间限制，实现入视交互异逸纯。 第1 章罐论 ( 嚣) 磨然人性化 舔警鬻瓣入税对话都楚橇嚣潺言。蕊图形溺户器露、壹鼷揉 乍、“掰凳帮壤 得”得到广泛废用，取代了旧育“键入命令”式的操作方式，推动人机交互自 然纯囱翦运避了一大步。然褥，入们还不满足予通过攫幕显示或打印输出信息， 而进一“步要求遴过视觉、嘶觉、唆觉、触觉以及形体、手势或霜令，燹囱然建 夫掇“袁揍对话”，及蔼取褥“囊螨英境”静豁验。强裁，入飒交曩正朝麓飙耪 确向横糊，从单通道向多避道默及从二维交互向三维交互的转变，发展冈户与 计算机之间快捷、低耗的多通道界面。未来计算机的发展是以人为中心，必须 谈诗舞梳茹爱好蠲，谴入以语畜、文字、窝豫、手势、表篱等巍然方式与谤算 机打交道“”1 。 1 5 论文章带安排 本文以遥感图豫解译方法为研究对象，为了改进遥感图像孵译的效率，弥 传统蕈梳髂译韵资源孤立，陡缺陷，捷出与计冀褫漭潮技术、入税交互童雯米相 结合的协同溅感图像解译系统，实现异地资源共享、异地共同决策，从而提高 盈豫瓣译鹣效率、疆礁技濑帮露瞧。 本文菇分为6 章，具体内容安摊如下： 第1 章：在回顾遥感图像解译技术、诗舞祝协黼技术、入帆交互技术的历 史的基础上，分析三种技术的发展现状，并总结三种技术的当前主要研 究内露及发展趋势。 鬻2 章；详细分析翱总结遥感图臻解译的研究现状，介绍解译模式，井分 潮对融视解译和计算梳自动解译的蘸疆、方法、特点进行慧结。接着奔 绍c s c w 技术的体系结构、群体协作模式、协同控制机制，并对现有协周 逝爝雩蕃了蓑蕈奔绥。 篷3 章：提出现有遥感嚣像解译系统的髑限性，分析劳总络遥感恩僚嫠译 与c s c w 相结合的必要健，从而提出秘黼遥感图像解译系统静概念、运行 模式殿特点，分析系统设计目标及功能。接着提出设计恩想和系统总体 9 中国科学院电子学研究所博士学位论文 协同遥感图像解译系统的研究与实现 设诗方案，芳奔绥主要模块豹功髭。最嚣瓷密系统实瑷豹主要磷究恣窑， 以及这些研究内容的关键难题或核心问题。 第4 章：分别对系统的关键技术进行研究和实现。主要包括图像浏览及处 理、矢量标注、矢量符号露、协同支撑环撬接i = = i 、协同事件锻熊代理、 协强支撵环境交流乎台及管理、大露慕入穰交互。分辑其中臻谂、捷窭 并实现相关算法。并描述了各关键技术如何集成成整个协同遥感蹭像解 译系统。 第5 章：在分析目前会商爨发展现状和人规交亘技术的基础上，提出了遥 感弱缘凌弱会翼室嚣黧。嫒凌蠢遥感霾豫熬潺系统在该滠鍪孛德翻充分 应用。 第6 鬻：对全文工作进行总结，并对于协同遥感图像解译系统的下步研 究 擘出展望。 1 6 论文的创新点 论文阐绕着协同遥感图像解译系统展开了研究和