[发明专利]一种面向遥感影像邻域处理的并行优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种遥感影像的处理方法，具体涉及一种面向遥感影像邻域处理的并行优化方法。

背景技术

并行计算是提高遥感影像数据处理效率的常用手段，其基本思想是“分而治之”，即利用遥感影像处理方法对像素操作相似性的特征，对大的遥感影像进行分块，在每一影像分块处理完成后，再拼接形成最终的处理结果，进而达到影像整体处理效率提高的目的。然而，随着人们对遥感应用的不断扩展和日益深入，遥感影像处理方法也变得越来越复杂。根据遥感影像处理过程中当前像素点对其它像素点的依赖性及相对位置关系，可将遥感影像处理方法分为点处理、邻域处理和全局处理，其中邻域处理方法的计算输入数据包括当前像素以及以当前像素为中心的某一指定邻域的所有像素。由于邻域处理方法需要影像上其他像素点的参与，这为处理方法的并行化实现带来了巨大困难，一方面像素点间的相互依赖将导致并行影像分块间的频繁通信，影响处理性能；另一方面并行方法的实现需要编程人员显示地定义消息传递，编程复杂且不具备灵活性。

针对邻域运算的遥感影像并行处理，目前的实现方式多是围绕降低并行节点间的通信代价而提出的，主要有两种：一是在数据分解阶段采用带有重叠区的二维块分解策略，这种方法造成了数据的冗余存储，并且针对不同类型的邻域运算，需要重新制定不同的重叠策略，实现机制不够灵活；二是利用统计模型或经验对邻域数据进行模拟，但这种方法在不同程度上造成了精度损失，影响了最终结果的准确性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种面向遥感影像邻域处理的并行优化方法，该方法可避免遥感影像分块间显式消息传递，降低数据处理复杂度，能够聚合远程邻域像素访问请求，提高网络传输效率。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种面向遥感影像邻域处理的并行优化方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：初始化，设定缓冲队列临界值和遥感影像分块处理终止条件；

步骤二：获取并行集群环境中遥感影像的分块信息，通过分块方法对遥感影像分块建立邻域分块索引；

步骤三：以每个遥感影像分块的左上角点为坐标原点，以经过坐标原点水平向右的方向为Ｘ轴正半轴，以经过坐标原点竖直向下的方向为Ｙ轴正半轴，分别建立本体遥感影像分块和远程邻域遥感影像分块的平面直角坐标系，同时建立本地遥感影像分块坐标系与远程邻域遥感影像分块坐标系之间的关系映射；

步骤四：按照次序对遥感影像分块中的本地像素进行邻域运算，当待处理的本地像素需要访问远程邻域像素时，对该本地像素的邻域运算暂不做处理，同时将该本地像素在本地遥感影像分块坐标系中的坐标值及与该本地像素关联的所有远程邻域像素在本地遥感影像分块坐标系中的坐标值作为一个结构体保存至缓冲队列，然后继续处理其余的本地像素；

步骤五：当缓冲队列中的结构体数量达到缓冲队列临界值或者对遥感影像分块的处理达到终止条件，聚合缓冲队列中的远程邻域像素在本地遥感影像分块坐标系中的坐标值，根据本地遥感影像分块坐标系与远程邻域遥感影像分块坐标系的关系映射计算出聚合后缓冲队列中远程邻域像素在远程邻域遥感影像分块坐标系中的坐标值，同时找出需要访问的远程邻域遥感影像分块，然后利用所述步骤二中建立的邻域分块索引解析出远程邻域像素的存储路径，建立本地遥感影像分块与远程邻域遥感影像分块之间的远程数据访问请求，将这些远程数据访问请求分发至集群中的其他处理设备，等待访问请求结果返回，此处访问请求结果为由远程邻域像素在远程邻域遥感影像分块坐标系中的坐标值与该远程邻域像素的像素值所组成的数据对；

步骤六：待所述步骤五中的访问请求结果返回后，利用本地遥感影像分块坐标系与远程邻域遥感影像分块坐标系之间的关系映射建立远程邻域像素在本地遥感影像分块坐标系中的坐标值与该远程邻域像素的像素值之间的关系映射；

步骤七：根据步骤六得出的远程邻域像素在本地遥感影像分块坐标系中的坐标值与该远程邻域像素的像素值之间的关系映射，同时依据缓冲队列先进先出的原则，重新对步骤四中存放进所述缓冲队列中的本地像素进行邻域运算，当所述缓冲队列中保存的所有本地像素的邻域运算处理完毕后清空所述缓冲队列；

步骤八：返回步骤四，直至该本地遥感影像分块中的所有本地像素的邻域运算处理完毕。