米乐m6官方网站 (AIST) 信息技术研究所（所长：伊藤聪）网格服务软件研究组岩田健二（研究员）、小岛功（组长）、中村明仁（高级研究员）、地理信息学研究组中村亮介（组长）（所长：伊藤聪；所长：田茂津） Nomakuchi）开发了图像分析工作流程软件 Lavatube2。它允许在云上轻松开发需要复杂且高速处理大量数据的卫星图像分析系统（即通过云计算）。

进行复杂的计算机分析后，卫星图像可以提供高附加值信息，有助于调查和研究环境、地质和自然灾害。然而，在某些情况下，大量图像数据的分析需要高速处理。由于分析过程和程序因数据类型和分析目标而异，因此必须针对每种类型和目标专门开发程序。因此，卫星图像处理对于地质学和地球观测领域的科学家来说一直是一个挑战，因为他们不是信息技术和图像处理方面的专家。

所开发的软件Lavatube2通过用图标表示用于执行各种图像分析处理的程序并在网络浏览器窗口中链接图标，可以轻松直观地开发图像分析系统。开发的图像分析系统保存在云端，可以重复使用并与其他用户共享。在 Lavatube2 使用卫星图像的研究和开发活动的支持下，可以轻松创建可以提供新的社会和科学有用信息的信息基础设施。这将促进卫星图像等地理空间信息的使用。

这项技术的详细信息将于 2012 年 10 月 25 日至 26 日在 AIST 筑波举行的 AIST 开放实验室上公布。

图1：通过卫星图像分析可视化东日本大地震恢复过程中三陆沿海地区的变化

图像分析是卫星地球观测、医疗服务、犯罪预防和质量检查等各个领域所需的技术，近年来，可以将来自多个传感器的图像信息转换为数据，然后大量存储数据。当进行复杂的分析时，卫星图像可以提供高附加值信息，有助于环境、地质和自然灾害的调查和研究。然而，绕地球运行的卫星上的传感器每天都会提供大量数据。随着云计算技术的出现，可以分析大量的大数据，包括卫星图像数据，可以获得新的对社会和科学有用的知识。图像数据比文档等结构化数据包含更多的信息。由于分析图像数据的方法根据分析的目标和目的而有所不同，因此需要专业知识来选择和组合分析方法，以确保数据的有效利用。

Lavatube 是由 AIST 于 2007 年开发的软件，可用于开发使用各种算法和参数的图像分析系统。在 Lavatube 中，通过用图标表示程序描述中的每个过程并将图标链接起来，可以轻松创建图像处理系统。可以在动态显示过程结果的同时调整图像辨别阈值等参数，从而允许系统开发。 Lavatube 是为 Windows 开发的开源软件。用户可以免费下载并安装在他们的电脑上。

AIST 创建了一个环境，允许将大量卫星图像（即来自卫星上的 ASTER（高级星载热发射和反射辐射计）传感器的图像）用于信息基础设施 GEO（全球地球观测）网格内的研究，以利用地球观测数据。然而，对于分析如此大量的图像数据，单台PC的处理能力和存储容量有限。因此，研究人员开发了图像分析工作流程软件，该软件允许使用云计算轻松开发图像处理系统。

开发的软件Lavatube2分为两部分：用户界面Skylight和执行引擎Deepcave。执行引擎位于云端，用户界面由 Web 浏览器提供。图 2 显示了 Lavatube2 的配置。这种配置具有以下优点。首先，不需要在PC上安装，允许用户独立于设备环境（包括PC的性能和操作系统）使用Lavatube2。 Skylight基于最新的HTML5 Web技术，允许用户通过在Web浏览器窗口中进行简单的鼠标操作，轻松开发由执行各种处理和程序的程序组成的复杂图像分析系统。 Deepcave执行引擎的数据分析是由云端执行的，而不是由用户的浏览器执行的。这使得利用云计算的计算能力高速处理大量数据成为可能。

图 2：Lavatube2 的配置和优点

在 Lavatube2 中，图像处理所需的每个功能都由称为工作补丁的图标表示（图 3）。 OpenCV 和其他图像处理库提供的基本图像处理功能（颜色变换、过滤等）的工作补丁已合并到该软件中。图 3 是为检测海岸线而开发的图像分析系统的示例。从左到右依次为卫星数据搜索、搜索图像获取、颜色变换、轮廓检测过程。在 Lavatube2 中，系统是通过按执行顺序链接代表进程的工作补丁来开发的。实际执行的流程与窗口中的工作补丁一一对应，可以直观地理解和执行操作。

如果具有专业知识的用户（例如图像分析系统开发人员）希望将自己的图像处理和分析功能合并到软件中，他们可以将这些功能添加为工作补丁。

图 3：Lavatube2 操作示例（检测海岸线）

Lavatube2 中还包含与地理信息标准化国际组织 OGC（开放地理空间联盟）制定的标准规范兼容的地理信息应用程序工作补丁，即 CSW（Web 目录服务）、WMS（Web 地图服务）和 WPS（Web 处理服务）。因此，用户可以轻松访问 OGC 兼容的地理空间信息的数据档案（包括 GEO 网格）并进行分析（图 4）。例如，在图3中的一组过程中，可以容易地创建搜索和获取卫星数据的过程。常规分析流程如下。首先，用户通过使用卫星数据搜索站点来搜索数据。将所需的卫星数据下载到 PC 后，用户创建程序并执行分析。熔岩管2

图 4：Lavatube2 中地理空间信息的链接

图 1 是使用 Lavatube2 开发的图像分析系统的示例，该系统通过比较不同日期的卫星数据而发生变化。指定三陆沿岸地区为卫星数据检索对象，通过将2011年6月的数据与2012年6月的数据进行比较，检测并可视化该地区在东日本大地震恢复过程中与前一年相比的变化。这种用于检测卫星数据变化的处理技术对于监测地球不断变化的环境、研究火山活动和减灾以及分析土地利用非常重要。然而，变化检测系统并不容易开发。分析过程和程序根据不同时间的图像获取的待检测物体（例如地壳变形和结构）之间的植被和天气差异而导致的数据质量的变化以及分析的目标而有所不同。因此，需要对参数进行相应调整。 Lavatube2 可以用来避免这个问题。它允许用户通过反复试验来开发系统，同时尝试不同的算法和不同的参数组合。使用Lavatube2开发的图像分析系统保存在云端，可以重复使用并与其他用户共享。用户可以对系统进行更改以改进它。通过使用卫星数据支持研发周期，可以开发信息基础设施以获得对社会和科学有用的新知识。地理空间信息以及卫星数据分析技术的使用也得到推广。

Lavatube2将被纳入AIST正在开发的GEO Grid卫星分析系统中，并将作为基于网络的服务提供给地球观测和信息技术领域的研究人员和技术专家进行验证。

由于Lavatube2可以非常轻松地处理数据，并且可以检测地形和土地利用的变化，因此研究人员将向非专家提供其一些功能，以确定一般需求，例如制定市政减灾计划。 Lavatube2 可用于分析卫星数据以外的图像数据。他们打算将其应用开发到需要分析大量图像数据的技术领域，例如基于医学图像的诊断和使用监控摄像头图像预防犯罪。