專利名稱：遙感運算的并行處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及遙感算法處理技術(shù)領(lǐng)域，尤指一種遙感運算的并行處理方法。
背景技術(shù)：
隨著遙感影像處理領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，遙感處理算法也是越來越多。許多遙感影像處理算法都會包含公共模塊，但是每次編寫算法時幾乎都會重新編寫這些公共模塊，這樣會極大的降低科研工作效率。此外，遙感領(lǐng)域常用到的語言如IDL與MatLab等，其優(yōu)勢在于矩陣的運算，即圖像處理方面有著無可比擬的優(yōu)勢，但是并行編程并不是其特長，多線程、多核運算等并行處理方式在MatLab這些語言中很少涉及到，甚至在早期的版本里根本就不支持多線程機(jī)制，即便是支持多線程，也只是語言內(nèi)某些庫函數(shù)內(nèi)部實現(xiàn)的多線程支持，并沒有給用戶編寫多線程程序的接口。因此，IDL與MatLab不適合進(jìn)行并行編程，只能進(jìn)行遙感運算的串行處理，運算時間較長。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種能夠提高科研工作效率以及縮短遙感運算時間的遙感運算并行處理方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的遙感運算并行處理方法，具體為1)建立遙感運算基本模塊；2)根據(jù)遙感計算，選取所需遙感運算基本模塊組成遙感運算流程模塊；3)將遙感運算基本模塊和遙感運算流程模塊轉(zhuǎn)換為可執(zhí)行文件，實現(xiàn)并行處理。進(jìn)一步，所述遙感運算基本模塊包括輸入模塊、輸出模塊和處理模塊，其中，輸入模塊用于指向遙感運算所需要的各個原始輸入數(shù)據(jù)；
處理模塊用于根據(jù)原始輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行遙感運算；輸出模塊用于指向遙感運算結(jié)果的存儲路徑。進(jìn)一步，所述輸入模塊、輸出模塊和處理模塊均具有規(guī)范的Xml描述信息。進(jìn)一步，所述Xml描述信息包括屬性信息、算法信息、模型信息和輸入輸出參數(shù)信息。屬性信息描述模塊的一般屬性，如模塊名稱、功能、注釋等信息；算法信息描述模塊中算法的詳情，包括算法調(diào)用方式，輸入輸出參數(shù)個數(shù)以及對每個參數(shù)的描述，如參數(shù)名稱、參數(shù)類型、參數(shù)值等信息；模型信息是針對所屬算法模型中涉及到的專業(yè)參數(shù)，這類參數(shù)不需在驅(qū)動算法時由用戶選擇填寫，而是提前設(shè)置好的；輸入輸出參數(shù)信息是對流程模型而言整體對外層的輸入與輸出參數(shù)，流程內(nèi)部模塊輸入輸出間的關(guān)系不在此類中表現(xiàn)。這些Xml描述信息，既是對算法與流程的說明文檔，同時也是驅(qū)動算法并行生產(chǎn)的必要數(shù)據(jù)支持。
進(jìn)一步，所述遙感運算流程模塊也包括Xml描述信息，該Xml描述信息包括組成遙感運算流程模塊的所有輸入模塊、輸出模塊和處理模塊，以及所有輸入模塊、輸出模塊和處理模塊之間的相互關(guān)系。進(jìn)一步，通過IDL或Matlab自帶的接口與C#進(jìn)行混編，將遙感運算基本模塊和遙感運算流程模塊轉(zhuǎn)換為可執(zhí)行文件。本發(fā)明首先建立遙感運算的基本模塊，進(jìn)行遙感運算時直接調(diào)用相應(yīng)的遙感運算基本模塊即可，無須重新編寫，使得算法的可重用性大大增加，為科研工作提高了效率；其次，算法生產(chǎn)流程的靈活性也顯著提高，可以根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的算法流程定制；再次，算法的流程化也帶來了并行化的處理方式，經(jīng)過試驗，能夠有效縮短運算時間，合理利用計算機(jī)的資源。


圖1為本發(fā)明的并行處理方法的流程圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明的遙感運算的并行處理方法，包括以下步驟建立遙感運算基本模塊；每一次圖像處理的封裝，稱為一個遙感運算基本模塊。建立的遙感運算基本模塊應(yīng)該對圖像處理的信息進(jìn)行詳細(xì)的描述并足以驅(qū)動該次計算的運行。根據(jù)遙感算法的一般處理流程，遙感運算基本模塊分為三類，分別是輸入模塊、輸出模塊與處理模塊。輸入模塊只負(fù)責(zé)指遙感運算所需要的各個原始輸入數(shù)據(jù)；輸出模塊則只負(fù)責(zé)遙感運算的存儲路徑；處理模塊是真正參與處理計算的節(jié)點，它通過封裝的算法，將其輸入數(shù)據(jù)處理后得到輸出數(shù)據(jù)。建立遙感運算基本模塊后，選取所需遙感運算基本模塊組成遙感運算流程模塊；對于一個由許多遙感運算基本模塊構(gòu)成的遙感運算流程模塊，同樣需要一種描述規(guī)范。它需要能夠描述出這個工作流程中有哪些輸入模塊，輸出模塊，處理模塊以及它們之間的先后運行關(guān)系。將遙感運算基本模塊和遙感運算流程模塊轉(zhuǎn)換為可執(zhí)行文件，實現(xiàn)并行處理。流程的多核并行處理可以加速流程的進(jìn)度，有效地利用計算機(jī)的計算資源。對于算法的多核并行處理，首先需要對算法進(jìn)行進(jìn)程級的封裝。這是因為遙感算法多數(shù)不是可執(zhí)行程序，而多核計算對可執(zhí)行程序的設(shè)置較為方便。遙感常用軟件為IDL和MatLab，我們將這些語言利用轉(zhuǎn)換接口與C#進(jìn)行混編，將IDL或MatLab集成為可執(zhí)行文件。封裝完成后，使用C#中的Process類啟動算法的可執(zhí)行文件，以利于進(jìn)行并行處理。以生產(chǎn)遙感MODIS歸一化雪蓋指數(shù)產(chǎn)品(NDSI)的轉(zhuǎn)投影產(chǎn)品為例，一共涉及到一個TOAL的輸入模塊、一個TOAL的處理模塊、一個TOAL的輸出模塊、一個NDSI的輸入模塊、一個NDSI的處理模塊、一個NDSI的輸出模塊、兩個投影轉(zhuǎn)換輸入模塊、一個投影轉(zhuǎn)換模塊和一個投影轉(zhuǎn)換輸出模塊，TOAL的輸入模塊存儲TOAL的處理模塊原始數(shù)據(jù)所在路徑，一個投影轉(zhuǎn)換輸入模塊存儲投影轉(zhuǎn)換模塊原始數(shù)據(jù)所在路徑。組成流程如下，TOAL的輸入模塊
4指向TOAL的處理模塊，TOAL的處理模塊計算結(jié)果由TOAL的輸出模塊指向NDSI的輸入模塊，NDSI的處理模塊計算結(jié)果由NDSI的輸出模塊指向投影轉(zhuǎn)換模塊的一個輸入，存儲投影轉(zhuǎn)換模塊原始數(shù)據(jù)的另一投影轉(zhuǎn)換輸入模塊指向投影轉(zhuǎn)換模塊的另一個輸入，投影轉(zhuǎn)換的結(jié)果指向投影轉(zhuǎn)換輸出模塊，表明最終計算結(jié)果。計算該流程時，系統(tǒng)通過分析，找到兩條可并行的線，分別計算完成后，最終計算投影轉(zhuǎn)換，完成計算。
權(quán)利要求
1.一種遙感運算并行處理方法，具體為1)建立遙感運算基本模塊；2)根據(jù)遙感計算，選取所需遙感運算基本模塊組成遙感運算流程模塊；3)將遙感運算基本模塊和遙感運算流程模塊轉(zhuǎn)換為可執(zhí)行文件，實現(xiàn)并行處理。
2.如權(quán)利要求1所述的遙感運算并行處理方法，其特征在于，所述遙感運算基本模塊包括輸入模塊、輸出模塊和處理模塊，其中，輸入模塊用于指向遙感運算所需要的各個原始輸入數(shù)據(jù)；處理模塊用于根據(jù)原始輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行遙感運算；輸出模塊用于指向遙感運算結(jié)果的存儲路徑。
3.如權(quán)利要求2所述的遙感運算并行處理方法，其特征在于，所述輸入模塊、輸出模塊和處理模塊均具有規(guī)范的Xml描述信息。
4.如權(quán)利要求3所述的遙感運算并行處理方法，其特征在于，所述Xml描述信息包括屬性信息、算法信息、模型信息和輸入輸出參數(shù)信息。
5.如權(quán)利要求4所述的遙感運算并行處理方法，其特征在于，所述遙感運算流程模塊也包括Xml描述信息，該Xml描述信息包括組成遙感運算流程模塊的所有輸入模塊、輸出模塊和處理模塊，以及所有輸入模塊、輸出模塊和處理模塊之間的相互關(guān)系。
6.如權(quán)利要求5所述的遙感運算并行處理方法，其特征在于，通過IDL或Matlab自帶的接口與C#進(jìn)行混編，將遙感運算基本模塊和遙感運算流程模塊轉(zhuǎn)換為可執(zhí)行文件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種遙感運算并行處理方法，具體為1)建立遙感運算基本模塊；2)根據(jù)遙感計算，選取所需遙感運算基本模塊組成遙感運算流程模塊；3)將遙感運算基本模塊和遙感運算流程模塊轉(zhuǎn)換為可執(zhí)行文件，實現(xiàn)并行處理。本發(fā)明首先建立遙感運算的基本模塊，進(jìn)行遙感運算時直接調(diào)用相應(yīng)的遙感運算基本模塊即可，無須重新編寫，使得算法的可重用性大大增加，為科研工作提高了效率；算法的流程化也帶來了并行化的處理方式，經(jīng)過試驗，能夠有效縮短運算時間，合理利用計算機(jī)的資源。
文檔編號G06F9/38GK102393815SQ20111019559
公開日2012年3月28日 申請日期2011年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月13日
發(fā)明者余濤, 呂天然, 孟慶巖, 李家國, 郭紅, 顧行發(fā) 申請人:中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所