多機多任務并行衛星遙感影像正射校正處理系統及其方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及衛星遙感影像處理技術領域，特別涉及在缺少大量超高性能硬件設備的情況下開展面向災害應急應用的多機多任務并行衛星遙感影像正射校正處理系統及多機多任務衛星影像批量正射校正處理方法。
技術背景
[0002]我國是災害發生頻率較高的國家。重特大自然災害給人民的生命和財產安全帶來嚴重威脅，引起了人們對減災救災工作的極大重視。遙感技術的快速發展為我們提供了一種快速監測和獲取災害信息的可靠手段。隨著遙感及空間信息技術的發展以及傳感器成像方式的不斷改進，一些高精度、高分辨率的衛星不斷發射升空，極大的改變了人們獲取地面信息的方式。但是衛星遙感影像在其成像過程中，因地形起伏和傳感器誤差的影響，導致影像失真，無法直接進行后續使用。因此在衛星遙感影像投入實際應用之前，對衛星遙感影像進行正射校正是必不可少的工作。
[0003]原始衛星遙感影像數據產品大多是以壓縮包格式存儲和傳輸的，目前，傳統的衛星遙感影像正射校正方法大多是基于人工操作，首先對衛星遙感影像標準壓縮包進行解壓之后，再進行正射校正處理，這樣就會耗費大量人工交互時間和解壓文件的時間，而且這種方法只能逐個遙感影像進行單機單任務處理，數據量越大，耗費時間就越長。而在災害應急應用中，為了能及時提供減災決策制定依據數據，為救災贏取寶貴時間，對數據處理效率要求極高。另一方面，隨著空間分辨率、光譜分辨率、時間分辨率的提高，需要處理的數據量急劇增大。因此，這種傳統的單機單任務處理模式難以滿足減災應急的高效率需求，在面向災害應急應用中，傳統的衛星遙感影像正射校正技術的處理效率逐漸成為制約數據應用與救災及時性的瓶頸，亟待需要開發出一種能夠高效進行校正處理的技術。
[0004]另外，隨著計算機硬件性能的不斷提高，應用單位可利用的配置相對較低的計算機硬件資源越來越多，傳統的單機單任務處理模式不僅耗時較長，還造成大量已有計算機硬件資源閑置。
【發明內容】
[0005]本發明是鑒于上述的現有技術中存在的問題而做出的，其目的在于提供一種多機多任務并行衛星遙感影像正射校正處理系統及方法，其可充分利用多臺計算機對衛星遙感影像數據進行快速正射校正處理。
[0006]用于實現上述發明目的的第一方案的多機多任務并行衛星遙感影像正射校正處理系統，其特征在于，包括:輸入輸出終端，包括用于批量導入衛星遙感影像壓縮包的衛星遙感影像導入模塊；多個計算節點終端，各計算節點終端包括資源及任務管理客戶端模塊，該資源及任務管理客戶端模塊用于動態地采集并上報計算節點終端的資源使用情況；以及服務器，包括資源及任務管理服務器模塊，該資源及任務管理服務器模塊根據各所述資源及任務管理客戶端模塊上報的資源使用情況，建立計算節點終端資源使用情況列表，并根據該計算節點終端資源使用情況列表，為各所述計算節點終端動態地分配計算任務；所述資源及任務管理客戶端模塊，根據由資源及任務管理服務器模塊分配的任務信息，為所述計算節點終端啟動被分配的正射校正任務，所述計算節點終端啟動正射校正任務后，利用GDAL(Geospatial Data Abstract1n Library,開源柵格空間數據轉換庫)直接從該正射校正任務對應的衛星遙感影像壓縮包中提取原始衛星遙感影像和對應正射校正參數進行正射校正處理。
[0007]根據上述第一方案的多機多任務并行衛星遙感影像正射校正處理系統，利用資源及任務管理客戶端模塊和資源及任務管理服務器模塊實現了空閑計算節點終端的動態統計及任務的動態分配，從而實現多機多任務模式，充分利用了資源并有效節省運算時間。并且，直接調用壓縮包進行批處理，大大省去了解壓冗余文件所耗費的時間，還能夠節省存儲器和處理器空間。
[0008]本發明的第二方案的多機多任務并行衛星遙感影像正射校正處理系統，在第一方案的基礎上，所述計算節點終端利用GPU為衛星遙感影像的正射校正處理進行并行處理。所述為各計算節點終端動態地分配的計算任務是正射校正任務；所述計算節點終端包括GPU ;所述計算節點終端利用GDAL直接從該正射校正任務對應的衛星遙感影像壓縮包中提取原始衛星遙感影像和對應正射校正參數之后，解析該正射校正參數并構建RPC變換模型；之后，利用該RPC變換模型計算目標影像坐標范圍，并對目標影像范圍進行網格劃分之后，以每一個網格作為一個獨立的子任務，在GPU共享存儲器中保存各網格的XY方向變換參數，利用該XY方向變換參數，在GPU的多個線程同時對多個網格計算每個像元的對應的原影像位置。
[0009]本發明的第三方案的多機多任務并行衛星遙感影像正射校正處理系統，在第一方案的基礎上，所述計算節點終端利用CPU多線程模式為正射校正處理進行并行處理。所述為各計算節點終端動態地分配的計算任務是正射校正任務；所述計算節點終端的CPU能夠以多線程模式運行；所述計算節點終端利用GDAL直接從該正射校正任務對應的衛星遙感影像壓縮包中提取原始衛星遙感影像和對應正射校正參數之后，解析該正射校正參數并構建RPC變換模型；之后，利用該RPC變換模型計算目標影像坐標范圍，并對目標影像范圍進行網格劃分之后，以每一個網格作為一個獨立的子任務，在所述計算節點終端的存儲器中保存各網格的XY方向變換參數，利用該XY方向變換參數，通過CPU多線程模式同時對多個網格計算每個像元的對應的原影像位置。
[0010]根據上述第二方案和第三方案的多機多任務并行衛星遙感影像正射校正處理系統，通過GPU或CPU多線程模式為正射校正處理進行并行處理，從而能夠進一步加快正射校正處理速度。
[0011]本發明的第四方案的多機多任務并行衛星遙感影像正射校正處理方法，包括:衛星遙感影像導入步驟，批量導入衛星遙感影像壓縮包；各計算節點終端的資源使用情況采集和上報步驟，在各計算節點終端設有資源及任務管理客戶端模塊，該資源及任務管理客戶端模塊動態地采集并上報計算節點終端的資源使用情況；計算節點終端資源使用情況列表建立步驟，在服務器上設有資源及任務管理服務器模塊，該資源及任務管理服務器模塊根據各所述資源及任務管理客戶端模塊上報的資源使用情況，建立計算節點終端資源使用情況列表；調度步驟，所述資源及任務管理服務器模塊根據計算節點終端資源使用情況列表，為各所述計算節點終端動態地分配計算任務；以及任務執行步驟，所述資源及任務管理客戶端模塊根據由資源及任務管理服務器模塊分配的任務信息，為所述計算節點終端啟動被分配的正射校正任務，所述計算節點終端啟動正射校正任務后，利用GDAL直接從該正射校正任務對應的衛星遙感影像壓縮包中提取原始衛星遙感影像和對應正射校正參數，進行正射校正處理。
[0012]根據上述第四方案的多機多任務并行衛星遙感影像正射校正處理方法，利用資源及任務管理客戶端模塊和資源及任務管理服務器模塊實現了空閑計算節點終端的動態統計及任務的動態分配，從而實現多機多任務模式，充分利用了資源并有效節省運算時間。并且，直接調用壓縮包進行批處理，大大省去了解壓冗余文件所耗費的時間，還能夠節省存儲器和處理器空間。
[0013]本發明的第五方案的多機多任務并行衛星遙感影像正射校正處理方法，在第四方案的基礎上，在所述任務執行步驟，所述計算節點終端利用CPU多線程模式為正射校正處理進行并行處理。所述為各計算節點終端動態地分配的計算任務是正射校正任務，在所述任務執行步驟，所述計算節點終端利用GDAL直接從該正射校正任務對應的衛星遙感影像壓縮包中提取原始衛星遙感影像和對應正射校正參數之后，解析該正射校正參數并構建RPC變換模型；之后，利用該RPC變換模型計算目標影像坐標范圍，并對目標影像范圍進行網格劃分之后，以每一個網格作為一個獨立的子任務，在GPU共享存儲器中保存各網格的XY方向變換參數，利用該XY方向變換參數，在GPU的多個線程同時對多個網格計算每個像元的對應的原影像位置。
[0014]本發明的第六方案的多機多任務并行衛星遙感影像正射校正處理方法，在第四方案的基礎上，在所述任務執行步驟，所述計算節點終端利用CPU多線程模式為正射校正處理進行并