一种多核并行摄影测量区域网平差方法技术

本发明专利技术公开了一种多核并行摄影测量区域网平差方法，其包括：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。通过采用本发明专利技术公开的方法，可以实现摄影测量区域网平差的高效计算，为无人机摄影测量、移动序列影像计算等奠定技术基础。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航空航天摄影测量
，尤其涉及一种多核并行摄影测量区域网平差方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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；当并行计算批次N确定后，各批次内各航带的平差计算按照多核并行去解算，每个核心处理一条航线，各航线内部仍然采用串行化解算，多核同时处理多条航线，最终在并行计算N次后，得到航摄区域的各条航带的单航带平差计算结果。进一步的，所述将航带顺序相邻的两条航带为一组进行多级合并包括：确定多级合并的级数W：若航带数为H，则多级合并的级数W等于不小于log2(H)的最小的整数；每合并一级，航带数减为合并前航带数的一半或一半加1，通过W级数次的合并将所有航带合并为一条。进一步的，该方法还包括：每级合并后的合并航带数目的确定：设每次相邻的两条航带为一组之前的航带数为P，合并后的航带数为Q，则：当合并前航带数为奇数时，则合并后航带数Q＝P/2+1，其中，P/2取整数；当合并前航带数为偶数时，则合并后航带数Q＝P/2；在下一级合并前，合并前航带数又成为Q，如此循环，直到Q＝1，则说明整个测区内的航带合并完成。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，利用多核计算技术，并行执行摄影测量区域网平差计算，解决了摄影测量区域网平差的高效计算问题；为无人机摄影测量、移动序列影像计算等奠定技术基础。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本专利技术实施例提供的一种多核并行摄影测量区域网平差方法的流程图；图2为本专利技术实施例提供的单航带平差并行计算的示意图；图3为本专利技术实施例提供的自由网平差并行计算的示意图；图4为本专利技术实施例提供的光束法平差的法方程的示意图。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多核并行摄影测量区域网平差方法，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种多核并行摄影测量区域网平差方法，其特征在于，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。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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；
当并行计算批次N确定后，各批次内各航带的平差计算按照多核并行去解算，每个核

【专利技术属性】
技术研发人员：赵西安，樊鹏浩，
申请(专利权)人：北京建筑大学，
类型：发明
国别省市：北京;11