[发明专利]一种多核并行摄影测量区域网平差方法

说明书

技术领域

本发明涉及航空航天摄影测量技术领域，尤其涉及一种多核并行摄影测量区域网平差方法。

背景技术

航空航天摄影测量空三平差是将由多条航带影像数据连接成的区域，对多航线影像区域进行整体平差，获取每张影像的外方位元素和加密点坐标。摄影测量区域网平差包括航带法平差、自由网平差和光束法平差；航带法平差是以单航带为基础，连接单条航带影像数据成为区域，进行单航带平差，获取每张影像的初始外方位元素等；自由网平差是将经过“航带法平差”的多条单航影像数据连接构成自由区域网，进行区域网平差，获取每张影像的初始外方位元素等，自由网平差通常不需要地面已有控制点数据加入平差计算；光束法平差是在航带法平差和自由网平差基础上，利用共线方程和高精度控制点数据，建立多条航线影像的区域网平差方程，进行区域网平差，获取每张影像的外方位元素和加密点坐标。

航空航天摄影测量空三平差的法方程是大规模稀疏矩阵，其大型法方程矩阵解算对CPU的计算能力、存储能力要求极高。

目前，计算机技术并行计算正快速发展，为高性能计算提供了新的方法和途径，也成为无人机摄影测量、移动计算、普适计算等重要支撑技术。多核架构和多核计算包括多线程、锁竞争、加速比、负载均衡、原子操作等并行技术；并行编程如分治模式、流水线模式、任务图分解与调度模式、动态任务调度模式等；并行搜索包括顺序搜索及终止检测算法，并行最短路径搜索等，并行排序包括并行快速排序、并行归并排序、并行基数排序等，并行数值计算包括并行矩阵乘法、并行前缀和计算等方面的内容。

常用的摄影测量处理系统有如下两种：1)数字摄影测量网格(Digital Photogrammetry Grid)，是基于计算机网络和集群计算机并行技术的摄影测量区域网平差与处理系统。集群计算机是一种刀片式服务器(刀片机)系统。它的硬件包括四大部分：刀片服务器，磁盘阵列，工作站和千兆以太网交换机。每个刀片服务器有自己独立的CPU、内存、硬盘和操作系统，每个刀片服务器为一个计算节点。磁盘阵列作为文件服务器，用于存储海量航空影像数据。工作站作为客户端，负责文件管理和分发任务。刀片服务器、磁盘阵列和客户端通过千兆以太网交换机和光纤通讯等设备建立连接，集合成一个服务器集群。在集群模式下，所有刀片服务器可以连接起来提供高速的网络环境，同时可以资源共享。客户端将测区任务分成若干子任务分配给每台刀片服务器，当刀片服务器接收到任务时，启动该服务器上相应的计算模块对磁盘阵列中的数据进行计算。实现并行计算处理机制。但是，该系统采用计算机网络和集群计算机并行计算技术，设备体积大，不适用无人机等快速、移动计算工作。2)像素工厂技术是用于大型生产的遥感影像处理系统，包括摄影测量区域网平差并行计算的内容。该系统硬件由4个部分组成：存储设备负责输入原始数据和保存结果数据；服务器包括2个文件服务器和1个数据库服务器；处理器包括6个计算结点和4个工作站(其中2个Linux工作站，2个Windows工作站)，其中，计算结点只负责计算，每个结点将任务分为4部分并行处理；备份库在数字产品生产完毕后进行系统备份和项目备份；软件系统采用集群式并行计算原理，将任务分配到不同的机器上(集群计算机上不同计算机结点或者不同的人工席位)。但是，该系统采用集群计算机并行计算技术，设备体积大，不适用无人机等快速、移动计算工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种多核并行摄影测量区域网平差方法，以实现摄影测量区域网平差的高效计算。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种多核并行摄影测量区域网平差方法，包括：

单航带平差计算时，根据航带数量与计算机CPU核心数量，动态的将不同航带的航带平差计算任务分配给单个核心进行并行计算；

自由网平差计算时，将单航带平差计算结果按航带顺序连接构成自由区域网；将航带顺序相邻的两条航带为一组进行多级合并，动态地把各组的自由网平差计算任务分配到不同核心进行并行计算；

光束法平差计算时，根据自由网平差计算的结果，采用多核并行计算的方式进行光束法平差计算。

进一步的，所述根据航带数量与计算机CPU核心数量，动态的将不同航带的航带平差计算任务分配给单个核心进行并行计算包括：

当航带数大于CPU核心数量时，对航带分批次进行并行计算；若航带数为H，计算机核心数量为n，并行计算批次为N，则：N＝H/n，N取不小于H/n的最小整数；