一種遙感影像快速并行處理方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種遙感影像快速并行處理方法及裝置，涉及遙感數(shù)據(jù)處理【技術(shù)領(lǐng)域】，解決了遙感影像并行算法的實(shí)際運(yùn)行效率往往達(dá)不到理想的加速比，嚴(yán)重依賴于集群的硬件配置情況，不具有通用性的問題。本發(fā)明的主要方法為：將待處理區(qū)域的遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行剖分化處理，建立剖分面片模板并形成剖分面片模板庫；對(duì)所述剖分面片模板的處理算法進(jìn)行并行性分析，構(gòu)建相應(yīng)的剖分面片模板算法并行處理模型；針對(duì)所述剖分面片模板算法的并行處理模型，生成相應(yīng)的并行類，形成剖分面片模板處理算法的并行化類庫。本發(fā)明主要用于遙感影像快速并行處理的過程中。
【專利說明】一種遙感影像快速并行處理方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及遙感數(shù)據(jù)處理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種遙感影像快速并行處理方法及
裝直。
【背景技術(shù)】
[0002]遙感影像作為一種實(shí)時(shí)性高、覆蓋范圍廣、信息豐富的空間信息資源，已經(jīng)成為國家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在航空航天、軍事偵察、災(zāi)害預(yù)報(bào)、環(huán)境監(jiān)測、土地規(guī)劃與利用、農(nóng)作物估產(chǎn)等諸多軍事及民用領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。隨著對(duì)地觀測技術(shù)、遙感技術(shù)、計(jì)算機(jī)及通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，空間信息的數(shù)據(jù)量以每日ΤΒ級(jí)的速度急劇膨脹，這為空間信息應(yīng)用服務(wù)的自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化、智能化創(chuàng)造了有利的前提條件，也給空間信息的組織和管理帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，從而造成“空間數(shù)據(jù)的生產(chǎn)和傳輸能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空間數(shù)據(jù)解析能力”的局面。
[0003]經(jīng)過幾十年的發(fā)展，遙感影像處理技術(shù)日趨成熟，已經(jīng)取得了一大批理論和算法成果。并行處理技術(shù)是目前遙感影像處理的一個(gè)熱點(diǎn)研究方向，也是提高影像處理速度和效率最有效的方法之一。以并行數(shù)據(jù)處理為基礎(chǔ)的高性能計(jì)算技術(shù)是目前遙感影像高性能處理所采用的主要方法。高性能集群、專用硬件設(shè)備圖形處理器(Graphic ProcessingUnit, GPU)、眾核(Many Integrated Core, MIC)等在遙感影像高性能處理領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
[0004]但是，由于缺乏有效的數(shù)據(jù)組織機(jī)制，多源異構(gòu)的影像數(shù)據(jù)要實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)、高效關(guān)聯(lián)比較困難，且遙感影像并行算法的實(shí)際運(yùn)行效率往往達(dá)不到理想的加速比，嚴(yán)重依賴于集群的硬件配置情況，不具有通用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種遙感影像快速并行處理方法及裝置，以解決上述問題。
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明的實(shí)施例提供如下技術(shù)方案:
[0007]—方面，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種遙感影像快速并行處理方法，包括:
[0008]將待處理區(qū)域的遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行剖分化處理，建立剖分面片模板并形成剖分面片模板庫；
[0009]對(duì)所述剖分面片模板的處理算法進(jìn)行并行性分析，構(gòu)建相應(yīng)的剖分面片模板算法并行處理模型；
[0010]針對(duì)所述剖分面片模板算法的并行處理模型，生成相應(yīng)的并行類，形成剖分面片模板處理算法的并行化類庫。
[0011]另一方面，本發(fā)明的實(shí)施例還提供一種遙感影像快速并行處理裝置，包括:
[0012]模板生成單元，用于將待處理區(qū)域的遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行剖分化處理，建立剖分面片模板；
[0013]模板庫生成單元，用于形成剖分面片模板庫；[0014]并行處理模型建立單元，用于對(duì)所述剖分面片模板的處理算法進(jìn)行并行性分析，構(gòu)建相應(yīng)的剖分面片模板算法并行處理模型；
[0015]并行類生成單元，用于針對(duì)所述剖分面片模板算法的并行處理模型，生成相應(yīng)的并行類；
[0016]并行化類庫生成單元，用于形成剖分面片模板處理算法的并行化類庫。
[0017]本發(fā)明實(shí)施例提供的遙感影像快速并行處理方法及裝置，依據(jù)地圖分幅拓展的地球剖分模型，通過建立剖分面片模板的數(shù)據(jù)模型，快速生成剖分面片模板；根據(jù)具體的遙感影像算法的并行化模型，將算法串行處理步驟抽象為該并行類的方法成員，形成剖分面片模板處理算法的并行化類庫?；诖?，遙感領(lǐng)域技術(shù)研究人員在沒有并行開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的背景下，不需要熟悉高性能計(jì)算平臺(tái)的技術(shù)細(xì)節(jié)和空間數(shù)據(jù)的剖分組織機(jī)理，只需要通過實(shí)例化相應(yīng)遙感影像算法的并行類并進(jìn)行初始設(shè)定，通過調(diào)用該類所提供的方法接口，就可以利用剖分面片模板庫中的模板進(jìn)行快速的并行計(jì)算，從而達(dá)到了大幅提高遙感影像處理效率的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的遙感影像快速并行處理方法流程；
[0019]圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的剖分面片模板數(shù)據(jù)模型；
[0020]圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的建立剖分面片模板的方法流程圖；
[0021]圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的剖分面片處理方法的流程圖；
[0022]圖5示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的剖分面片模板庫的形成示意圖；
[0023]圖6示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的形成剖分面片模板庫的方法流程圖；
[0024]圖7示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的構(gòu)建相應(yīng)的剖分面片模板算法并行處理模型的方法流程圖；
[0025]圖8示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的生成相應(yīng)的并行類的方法流程圖；
[0026]圖9示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的遙感影像快速并行處理裝置的組成框圖；
[0027]圖10示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種模板生成單元的組成框圖；
[0028]圖11示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種模板生成單元的組成框圖；
[0029]圖12示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的模板庫生成單元的組成框圖；
[0030]圖13示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的并行處理模型建立單元的組成框圖；
[0031]圖14示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的并行類生成單元的組成框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]本發(fā)明的實(shí)施例提供一種遙感影像快速并行處理方法，如圖1所示，該方法包括:
[0033]101、將待處理區(qū)域的遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行剖分化處理，建立剖分面片模板并形成剖分面片模板庫。
[0034]其中，剖分面片模板作為剖分面片計(jì)算的基本單元，在適當(dāng)?shù)钠史謱蛹?jí)以每個(gè)面片為單元建立基準(zhǔn)影像。剖分面片模板由面片信息、模板類型、模板數(shù)據(jù)組成。面片信息包括與剖分面片相對(duì)應(yīng)的編碼、層次、形狀、面積、空間位置、投影變換等信息；模板類型對(duì)應(yīng)具體的剖分處理算法，可以由模板管理模塊創(chuàng)建，并管理模板元數(shù)據(jù)信息；模板數(shù)據(jù)是指定剖分面片對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)遙感影像信息，包括分辨率信息、坐標(biāo)信息、像素信息及空間實(shí)體的顏色、紋理、形狀等特征信息。剖分模板元數(shù)據(jù)信息包括數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)文件算法接口、數(shù)據(jù)處理算法接口，其中，數(shù)據(jù)文件算法負(fù)責(zé)生成和解析數(shù)據(jù)文件，數(shù)據(jù)處理算法負(fù)責(zé)使用模板數(shù)據(jù)進(jìn)行空間數(shù)據(jù)處理。
[0035]剖分面片模板庫是按照剖分面片模板數(shù)據(jù)模型(如圖2所示)所建立的標(biāo)準(zhǔn)化正射遙感影像集合，是剖分面片的“DNA特征庫”，能夠?qū)崿F(xiàn)全球任意地區(qū)遙感影像的統(tǒng)一管理、定位和共享。模板庫的存儲(chǔ)采用與剖分面片多層次、分布式剖分集群存儲(chǔ)方案。模板庫具有模板存儲(chǔ)、模板索引、模板計(jì)算等功能模塊。存儲(chǔ)模塊負(fù)責(zé)將各類模板數(shù)據(jù)根據(jù)其對(duì)應(yīng)的面片存入存儲(chǔ)集群，模板數(shù)據(jù)以二進(jìn)制文件方式進(jìn)行存儲(chǔ)，文件本身的生成和解析則由模板調(diào)度系統(tǒng)統(tǒng)一管理；索引模塊負(fù)責(zé)生成全球模板的索引大表，便于模板的快速提取和更新；由于具體的計(jì)算需求所涉及的區(qū)域不一定完全按照面片的范圍，需要從現(xiàn)有的面片模板中進(jìn)行組合，來生成任意區(qū)域的模板。模板計(jì)算調(diào)度系統(tǒng)負(fù)責(zé)模板統(tǒng)籌管理，接收計(jì)算任務(wù)，調(diào)度計(jì)算資源等，應(yīng)包括模板管理、模板數(shù)據(jù)、任務(wù)調(diào)度、計(jì)算資源調(diào)度等模塊。
[0036]102、對(duì)所述剖分面片模板的處理算法進(jìn)行并行性分析，構(gòu)建相應(yīng)的剖分面片模板算法并行處理模型。
[0037]103、針對(duì)所述剖分面片模板算法的并行處理模型，生成相應(yīng)的并行類，形成剖分面片模板處理算法的并行化類庫。
[0038]進(jìn)一步的，將待處理區(qū)域的遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行剖分化處理，建立剖分面片模板，可以通過但不局限于以下的方法實(shí)現(xiàn)，如圖3所示，該方法包括:
[0039]201、基于EMD剖分模型，對(duì)待處理區(qū)域的遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行剖分化處理，形成該區(qū)域的遙感影像多層級(jí)剖分面片集合。
[0040]其中，在基于EMD剖分模型，對(duì)待處理區(qū)域的遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行剖分化處理，形成該區(qū)域的遙感影像多層級(jí)剖分面片集合時(shí)，生成該遙感影像所對(duì)應(yīng)的多層級(jí)剖分面片優(yōu)選第5-8級(jí)剖分面片，當(dāng)然，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此也不進(jìn)行限制，也可以是其他層級(jí)的剖分面片。
[0041]202、提取剖分面片的模板化特征形成相應(yīng)層級(jí)的剖分面片模板。
[0042]進(jìn)一步的，由于不同應(yīng)用對(duì)對(duì)遙感影像尺度的需求不同，在形成基礎(chǔ)的剖分面片之后，可能需要對(duì)對(duì)應(yīng)的剖分面片進(jìn)行處理，得到與不同應(yīng)用需求對(duì)應(yīng)的遙感影像剖分面片，針對(duì)該需求，本發(fā)明的實(shí)施例還提供一種剖分面片處理方法，如圖4所示，該方法包括:
[0043]301、根據(jù)不同應(yīng)用對(duì)遙感影像尺度的需求，構(gòu)造面向剖分面片模板的計(jì)算模式。
[0044]其中，剖分面片模板的計(jì)算模式包括以下計(jì)算:在縱向方向上包含面片的聚合、分裂等操作；在橫向方向上包含面片的擴(kuò)展、收縮等操作；針對(duì)模板而言包含輻射校正、幾何糾正、圖像增強(qiáng)、投影變換、鑲嵌、勻光勻色、快速更新等操作。其中聚合表示若干個(gè)同級(jí)面片聚集得到一個(gè)高層級(jí)的面片，主要涉及同級(jí)面片的位置關(guān)系組合、面片數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)調(diào)整等；分裂表示一個(gè)高級(jí)別面片分裂為若干個(gè)低層級(jí)面片，主要涉及面片的分割、控制點(diǎn)調(diào)整、高精影像的選取等；擴(kuò)展表示相鄰?fù)?jí)面片直接的拼接、鑲嵌，組成大的臨時(shí)視圖等。
[0045]302、根據(jù)所述計(jì)算模式對(duì)相應(yīng)面片進(jìn)行處理，得到與不同應(yīng)用需求對(duì)應(yīng)的遙感影像剖分面片的集合。
[0046]其中，在據(jù)所述計(jì)算模式對(duì)相應(yīng)面片進(jìn)行處理，得到與不同應(yīng)用需求對(duì)應(yīng)的遙感影像剖分面片時(shí)，可以通過以下處理進(jìn)行，例如，縱向通過聚合生成高層級(jí)的面片，或通過分裂生成低層級(jí)的面片；橫向通過模板的收縮、擴(kuò)張等操作，得到與應(yīng)用需求對(duì)應(yīng)的遙感影像剖分面片。當(dāng)然本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不進(jìn)行限制，步驟301中提到的計(jì)算方式以及沒有提到但是現(xiàn)有的計(jì)算方式，在具體實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，均可以根據(jù)實(shí)際需求選擇對(duì)應(yīng)的計(jì)算模式進(jìn)行面片的處理。
[0047]進(jìn)一步的，在建立剖分面片的模板之后，會(huì)形成剖分面片模板庫，如圖5所示，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種如圖形成剖分面片模板庫的方法如圖6所示，該方法包括:
[0048]401、在剖分面片模板庫中檢索建立的剖分面片模板；若不存在，執(zhí)行402 ;若存在，則執(zhí)行403。
[0049]402、直接將所述建立的剖分面片模板存入所述剖分面片模板庫中。
[0050]403、將建立的剖分面片模板的目標(biāo)特征向量與所述模板庫中的對(duì)應(yīng)剖分面片模板的目標(biāo)特征向量進(jìn)行相似性度量；若度量結(jié)果小于預(yù)設(shè)閾值則執(zhí)行404 ;否則執(zhí)行405。
[0051]其中，該預(yù)設(shè)閾值為一經(jīng)驗(yàn)值，其根據(jù)具體應(yīng)用領(lǐng)域而定，通過多次實(shí)驗(yàn)設(shè)定。
[0052]404、不更新模板庫中對(duì)應(yīng)的剖分面片模板；
[0053]405、將所述建立的剖分面片模板存入所述剖分面片模板庫中更新對(duì)應(yīng)的剖分面片模板。
[0054]需要說明的是，剖分面片模板庫采用多層次、分布式剖分集群存儲(chǔ)方式，在具體實(shí)施時(shí)，該模板庫的存儲(chǔ)系統(tǒng)可以采用Hadoop平臺(tái)的HBase分布式數(shù)據(jù)管理方式，在將所述建立的剖分面片模板存入所述剖分面片模板庫中時(shí)，可以根據(jù)剖分面片標(biāo)識(shí)信息采用Hash算法確定該面片在HDFS分布式系統(tǒng)的存儲(chǔ)位置，按照“數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)編號(hào)\衛(wèi)星類型\面片層級(jí)\目標(biāo)模板數(shù)據(jù)”方式組織面片模板數(shù)據(jù)。當(dāng)然，本發(fā)明的實(shí)施例也可以采用其他的分布式存儲(chǔ)方式，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不進(jìn)行限制。
[0055]進(jìn)一步的，在對(duì)所述剖分面片模板的算法進(jìn)行并行性分析，構(gòu)建相應(yīng)的剖分面片模板算法并行處理模型時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例提供的但不局限于以下方法，該方法如圖7所示，包括:
[0056]501、分析與所述剖分面片模板相關(guān)的算法，其可并行的代碼步及其占整個(gè)算法的總運(yùn)算步的百分比，確定所述剖分面片算法的可并行性；根據(jù)剖分面片模板算法的并行化特征，剖分面片模板算法分三類:全局可并行算法，局部可并行算法，不可并行算法。
[0057]502、根據(jù)其并行性的類型提取對(duì)應(yīng)的并行化處理模型，所述并行化處理模型為:全局并行處理模型，局部并行處理模型，串行算法處理模型。
[0058]其中，全局并行化處理模型主要針對(duì)具有天然并行性的模板處理算法。該模型的處理流程為:集群主節(jié)點(diǎn)接受參數(shù)，完成初始化功能，利用MPI消息庫，將計(jì)算熱點(diǎn)區(qū)域分解到各個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)，各計(jì)算節(jié)點(diǎn)獲取計(jì)算任務(wù)，利用OpenMP實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)內(nèi)的并行計(jì)算，最后將計(jì)算結(jié)果聚合至主節(jié)點(diǎn)。主節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)控制計(jì)算節(jié)點(diǎn)的計(jì)算負(fù)載。
[0059]局部可并行處理算法主要針對(duì)部分計(jì)算具有依賴的模板處理算法。該模型的處理流程為:集群主節(jié)點(diǎn)接受參數(shù)，進(jìn)行初始化操作，執(zhí)行串行處理流程，分析計(jì)算熱點(diǎn)區(qū)域，采用數(shù)據(jù)分解或工作分解兩種策略對(duì)計(jì)算熱點(diǎn)進(jìn)行分解，其余處理流程與全局并行處理模型類似。
[0060]串行算法處理模型主要針對(duì)計(jì)算熱點(diǎn)區(qū)域依賴性較強(qiáng)，并行性較差的模板處理算法。因計(jì)算依賴型較強(qiáng)，并行化開銷可能超過原來的串行算法，這類算法的處理流程為:集群主節(jié)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算任務(wù)的分配，利用MPI將計(jì)算任務(wù)分配至存放對(duì)應(yīng)面片模板的計(jì)算節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算任務(wù)的本地計(jì)算，從而節(jié)省數(shù)據(jù)傳輸所帶來的額外開銷。
[0061]進(jìn)一步的，針對(duì)具體處理算法，運(yùn)用面向?qū)ο筌浖_發(fā)技術(shù)，針對(duì)該算法的并行化模型，設(shè)計(jì)相應(yīng)的并行類，將該算法并行化模型中處理步驟抽象為并行類的方法成員，對(duì)該并行類的方法進(jìn)行并行化實(shí)現(xiàn)；具體的，在針對(duì)所述剖分面片模板算法的并行處理模型，生成相應(yīng)的并行類時(shí)，本發(fā)明的實(shí)施提供但不局限于以下方法，該方法如圖8所示，包括:
[0062]601、根據(jù)所述并行處理模型設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的并行算法的抽象父類，確定所述剖分面片模板處理算法所必須的計(jì)算參數(shù)，將所述計(jì)算參數(shù)映射為該算法抽象父類的數(shù)據(jù)成員。
[0063]其中，這些計(jì)算參數(shù)包括算法的輸入輸出、相應(yīng)剖分面片模板編號(hào)、圖像像素大小等，將其映射為相應(yīng)并行算法類的數(shù)據(jù)成員，在具體實(shí)施使用時(shí)，通過繼承該算法的抽象父類，編寫相應(yīng)的構(gòu)造方法實(shí)現(xiàn)該類的初始化。
[0064]602、將所述剖分面片模板算法的并行處理模型中處理步驟映射為抽象父類的方法成員，所述方法成員分別對(duì)應(yīng)三種并行處理模型不同的處理流程。
[0065]需要說明的是，首先確定算法所對(duì)應(yīng)的并行處理模型，根據(jù)具體算法特點(diǎn)，進(jìn)行算法抽象父類的方法成員的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)并行處理的方法成員采用fork-join模式，主節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)計(jì)算任務(wù)的分解及子節(jié)點(diǎn)計(jì)算結(jié)果的規(guī)約，在進(jìn)行任務(wù)分解時(shí)以就近計(jì)算為原則，盡量較少數(shù)據(jù)在節(jié)點(diǎn)間的傳遞。
[0066]需要說明的是，將常見的模板處理算法按上述方法進(jìn)行并行化，構(gòu)建常見模板處理算法的并行化類庫。
[0067]在針對(duì)所述剖分面片模板算法的并行處理模型，生成相應(yīng)的并行類，形成剖分面片模板處理算法的并行化類庫之后，當(dāng)用戶對(duì)特定的遙感影像進(jìn)行處理操作時(shí)，首先根據(jù)所述特定的遙感影像確定其對(duì)應(yīng)的剖分面片模板，繼承確定的剖分面片模板算法的抽象父類，通過該類的構(gòu)造方法傳入算法必須的計(jì)算參數(shù)，并調(diào)用所述抽象父類的相關(guān)方法成員，完成所述確定的剖分面片模板算法的并行化；若所定義的方法不能滿足用戶需求，可重寫對(duì)應(yīng)方法。
[0068]基于上述方法，本發(fā)明的實(shí)施例還提供一種遙感影像快速并行處理裝置，如圖9所示，該裝置包括:
[0069]模板生成單元71，用于將待處理區(qū)域的遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行剖分化處理，建立剖分面片模板。
[0070]模板庫生成單元72，用于形成剖分面片模板庫。
[0071]并行處理模型建立單元73，用于對(duì)所述剖分面片模板的處理算法進(jìn)行并行性分析，構(gòu)建相應(yīng)的剖分面片模板算法并行處理模型。
[0072]并行類生成單元74，用于針對(duì)所述剖分面片模板算法的并行處理模型，生成相應(yīng)的并行類。
[0073]并行化類庫生成單元75，用于形成剖分面片模板處理算法的并行化類庫。
[0074]進(jìn)一步的，如圖10所示，所述模板生成單元71包括:
[0075]剖分化處理模塊711，用于基于EMD剖分模型，對(duì)待處理區(qū)域的遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行剖分化處理，形成該區(qū)域的遙感影像多層級(jí)剖分面片集合。[0076]模板生成模塊712，用于提取剖分面片的模板化特征形成相應(yīng)層級(jí)的剖分面片模板。
[0077]進(jìn)一步的，如圖11所示，所述模板生成單元71還包括:
[0078]計(jì)算模式構(gòu)造模塊713，用于根據(jù)不同應(yīng)用對(duì)遙感影像尺度的需求，構(gòu)造面向剖分面片模板的計(jì)算模式。
[0079]所述剖分化處理模塊711還用于，根據(jù)所述計(jì)算模式對(duì)相應(yīng)面片進(jìn)行處理，得到與不同應(yīng)用需求對(duì)應(yīng)的遙感影像剖分面片。
[0080]進(jìn)一步的，如圖12所示，所述模板庫生成單元72包括:
[0081]檢索模塊721，用于在剖分面片模板庫中檢索建立的剖分面片模板。
[0082]入庫操作模塊722，用于若不存在，直接將所述建立的剖分面片模板存入所述剖分面片模板庫中。
[0083]目標(biāo)特征向量對(duì)比模塊723，用于若存在，則將建立的剖分面片模板的目標(biāo)特征向量與所述模板庫中的對(duì)應(yīng)剖分面片模板的目標(biāo)特征向量進(jìn)行相似性度量。
[0084]所述入庫操作模塊722還用于，若度量結(jié)果小于預(yù)設(shè)閾值則不更新模板庫中對(duì)應(yīng)的剖分面片模板；否則將所述建立的剖分面片模板存入所述剖分面片模板庫中更新對(duì)應(yīng)的剖分面片模板。其中，所述入庫操作模塊722具體用于，采用多層次、分布式剖分集群存儲(chǔ)方式，將所述建立的剖分面片模板存入所述剖分面片模板庫中。
[0085]進(jìn)一步的，如圖13所示，所述并行處理模型建立單元73包括:
[0086]分析模塊731，用于分析與所述剖分面片模板相關(guān)算法的可并行代碼步及所述可并行代碼步占整個(gè)算法的總運(yùn)算步的百分比，確定所述剖分面片算法的可并行性；根據(jù)剖分面片模板算法的并行化特征，剖分面片模板算法的并行性分三類:全局可并行算法，局部可并行算法，不可并行算法。
[0087]并行處理模型生成模塊732，用于根據(jù)其并行性提取對(duì)應(yīng)的并行化處理模型，所述并行化處理模型為:全局并行處理模型，局部并行處理模型，串行算法處理模型。
[0088]進(jìn)一步的，如圖14所示,所述并行類生成單元74包括:
[0089]設(shè)計(jì)模塊741，用于根據(jù)所述并行處理模型設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的并行算法的抽象父類，確定所述剖分面片模板處理算法所必須的計(jì)算參數(shù)，將所述計(jì)算參數(shù)映射為該算法抽象父類的數(shù)據(jù)成員；
[0090]映射模塊742，用于將所述剖分面片模板算法的并行處理模型中處理步驟映射為抽象父類的方法成員，所述方法成員分別對(duì)應(yīng)三種并行處理模型不同的處理流程。
[0091]進(jìn)一步的，在并行類生成單元74針對(duì)所述剖分面片模板算法的并行處理模型，生成相應(yīng)的并行類，并行化類庫生成單元75形成剖分面片模板處理算法的并行化類庫之后，當(dāng)用戶對(duì)特定的遙感影像進(jìn)行處理操作時(shí)，遙感影像快速并行處理裝置還包括:
[0092]確定單元，用于根據(jù)所述特定的遙感影像確定其對(duì)應(yīng)的剖分面片模板；
[0093]操作單元，用于繼承確定的剖分面片模板算法的抽象父類，通過該類的構(gòu)造方法傳入算法必須的計(jì)算參數(shù)，并調(diào)用所述抽象父類的相關(guān)方法成員，完成所述確定的剖分面片模板算法的并行化；若所定義的方法不能滿足用戶需求，可重寫對(duì)應(yīng)方法。
[0094]需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例提供的感影像快速并行處理裝置的各組成單元及模塊的其他描述，請參考方法部分的相關(guān)描述，本發(fā)明實(shí)施例此處將不再贅述。[0095]本發(fā)明實(shí)施例提供的遙感影像快速并行處理方法及裝置，依據(jù)地圖分幅拓展的地球剖分模型，通過建立剖分面片模板的數(shù)據(jù)模型，快速生成剖分面片模板；根據(jù)具體的遙感影像算法的并行化模型，將算法串行處理步驟抽象為該并行類的方法成員，形成剖分面片模板處理算法的并行化類庫。基于此，遙感領(lǐng)域技術(shù)研究人員在沒有并行開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的背景下，不需要熟悉高性能計(jì)算平臺(tái)的技術(shù)細(xì)節(jié)和空間數(shù)據(jù)的剖分組織機(jī)理，只需要通過實(shí)例化相應(yīng)遙感影像算法的并行類并進(jìn)行初始設(shè)定，通過調(diào)用該類所提供的方法接口，就可以利用剖分面片模板庫中的模板進(jìn)行快速的并行計(jì)算，從而達(dá)到了大幅提高遙感影像處理效率的目的。并且該并行化算法庫基于常見的MPI計(jì)算集群，主要應(yīng)用于并行性較好的遙感影像處理算法，實(shí)施過程簡單，并行效率較高，加速比理想。
[0096]本發(fā)明實(shí)施例提供的模板庫是多層分布式存儲(chǔ)方式，具有易擴(kuò)展特性的分布式存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了剖分面片模板的快速定位、檢索以及面向剖分面片模板的分布式處理功能。
[0097]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種遙感影像快速并行處理方法，其特征在于，包括:將待處理區(qū)域的遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行剖分化處理，建立剖分面片模板并形成剖分面片模板庫；對(duì)所述剖分面片模板的處理算法進(jìn)行并行性分析，構(gòu)建相應(yīng)的剖分面片模板算法并行處理模型；針對(duì)所述剖分面片模板算法的并行處理模型，生成相應(yīng)的并行類，形成剖分面片模板處理算法的并行化類庫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙感影像快速并行處理方法，其特征在于，所述將遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行剖分化處理，建立剖分面片模板包括:基于全球剖分模型EMD剖分模型，對(duì)待處理區(qū)域的遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行剖分化處理，形成該區(qū)域的遙感影像多層級(jí)剖分面片集合；提取剖分面片的模板化特征形成相應(yīng)層級(jí)的剖分面片模板。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的遙感影像快速并行處理方法，其特征在于，在對(duì)待處理區(qū)域的遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行剖分化處理，形成該區(qū)域的遙感影像多層級(jí)剖分面片集合之后，該方法還包括:根據(jù)不同應(yīng)用對(duì)遙感影像尺度的需求， 構(gòu)造面向剖分面片模板的計(jì)算模式；根據(jù)所述計(jì)算模式對(duì)相應(yīng)面片進(jìn)行處理，得到與不同應(yīng)用需求對(duì)應(yīng)的遙感影像剖分面片的集合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的遙感影像快速并行處理方法，其特征在于，所述形成剖分面片模板庫包括:在剖分面片模板庫中檢索建立的剖分面片模板；若不存在，則直接將所述建立的剖分面片模板存入所述剖分面片模板庫中；若存在，則將建立的剖分面片模板的目標(biāo)特征向量與所述模板庫中的對(duì)應(yīng)剖分面片模板的目標(biāo)特征向量進(jìn)行相似性度量；若度量結(jié)果小于預(yù)設(shè)閾值則不更新模板庫中對(duì)應(yīng)的剖分面片模板；否則將所述建立的剖分面片模板存入所述剖分面片模板庫中，更新對(duì)應(yīng)的剖分面片模板。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的遙感影像快速并行處理方法，其特征在于，將所述建立的剖分面片模板存入所述剖分面片模板庫中包括:采用多層次、分布式剖分集群存儲(chǔ)方式，將所述建立的剖分面片模板存入所述剖分面片模板庫中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的遙感影像快速并行處理方法，其特征在于，對(duì)所述剖分面片模板的處理算法進(jìn)行并行性分析，構(gòu)建相應(yīng)的剖分面片模板算法并行處理模型包括:分析與所述剖分面片模板相關(guān)的處理算法的可并行代碼步及所述可并行代碼步占整個(gè)算法的總運(yùn)算步的百分比，確定所述剖分面片算法的可并行性的類型；根據(jù)剖分面片模板算法的并行化特征，剖分面片模板算法分三類:全局可并行算法，局部可并行算法，不可并行算法；根據(jù)其并行性的類型提取對(duì)應(yīng)的并行化處理模型，所述并行化處理模型為:全局并行處理模型，局部并行處理模型，串行算法處理模型。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的遙感影像快速并行處理方法，其特征在于，針對(duì)所述剖分面片模板算法的并行處理模型，設(shè)計(jì)相應(yīng)的并行類包括:根據(jù)所述并行處理模型設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的并行算法的抽象父類，確定所述剖分面片模板處理算法所必須的計(jì)算參數(shù)，將所述計(jì)算參數(shù)映射為該算法抽象父類的數(shù)據(jù)成員；將所述剖分面片模板算法的并行處理模型中處理步驟映射為抽象父類的方法成員，所述方法成員分別對(duì)應(yīng)三種并行處理模型不同的處理流程。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的遙感影像快速并行處理方法，其特征在于，在針對(duì)所述剖分面片模板算法的并行處理模型，生成相應(yīng)的并行類，形成剖分面片模板處理算法的并行化類庫之后，當(dāng)用戶對(duì)特定的遙感影像進(jìn)行處理操作時(shí)，還包括:根據(jù)所述特定的遙感影像確定其對(duì)應(yīng)的剖分面片模板；繼承確定的剖分面片模板算法的抽象父類，通過該類的構(gòu)造方法傳入算法必須的計(jì)算參數(shù)，并調(diào)用所述抽象父類的相關(guān)方法成員，完成所述確定的剖分面片模板算法的并行化；若所定義的方法不能滿足用戶需求，可重寫對(duì)應(yīng)方法。
9.一種遙感影像快速并行處理裝置，其特征在于，包括:模板生成單元，用于將待處理區(qū)域的遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行剖分化處理，建立剖分面片模板；模板庫生成單元，用于形成剖分面片模板庫；并行處理模型生成單元，用于對(duì)所述剖分面片模板的處理算法進(jìn)行并行性分析，構(gòu)建相應(yīng)的剖分面片模板算法并行處理模型；并行類生成單元，用于針對(duì)所·述剖分面片模板算法的并行處理模型，生成相應(yīng)的并行類；并行化類庫生成單元，用于形成剖分面片模板處理算法的并行化類庫。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的遙感影像快速并行處理裝置，其特征在于，還包括:確定單元，用于在并行類生成單元針對(duì)所述剖分面片模板算法的并行處理模型，生成相應(yīng)的并行類，并行化類庫生成單元形成剖分面片模板處理算法的并行化類庫之后，當(dāng)用戶對(duì)特定的遙感影像進(jìn)行處理操作時(shí)，根據(jù)所述特定的遙感影像確定其對(duì)應(yīng)的剖分面片模板；操作單元，用于繼承確定的剖分面片模板算法的抽象父類，通過該類的構(gòu)造方法傳入算法必須的計(jì)算參數(shù)，并調(diào)用所述抽象父類的相關(guān)方法成員，完成所述確定的剖分面片模板算法的并行化；若所定義的方法不能滿足用戶需求，可重寫對(duì)應(yīng)方法。
【文檔編號(hào)】G06F9/44GK103714184SQ201410014185
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2014年1月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月13日
【發(fā)明者】杜根遠(yuǎn), 張火林, 熊德蘭, 邱穎豫, 張江維 申請人:許昌學(xué)院