Несмотря на впечатляющий рост производительности современных компьютеров многие задачи фотограмметрической обработки данных аэро- и космической съемки требуют чрезмерно больших временных затрат из-за резкого увеличения количества снимков в проекте, улучшения их геометрического и радиометрического разрешения, роста числа спектральных каналов. Одним из основных путей повышения производительности в этом случае является организация параллельной обработки информации (одновременное решение задач или совмещение во времени этапов решения одной задачи) на многопроцессорных и многоядерных вычислительных системах, а также в локальных сетях.
ЗАО «Фирма «Ракурс» уже более 15 лет занимается разработкой профессионального программного обеспечения для цифровой фотограмметрической обработки данных ДЗЗ — системы PHOTOMOD. Не так давно компания выпустила на рынок новый продукт, предназначенный для построения высококачественных мозаик из геопривязанных изображений (в том числе ортофотопланов) и обеспечивающий высокоточное совмещение ортотрансформированных изображений — PHOTOMOD GeoMosaic 5.2. Преимущество его по сравнению с аналогами состоит в способности обрабатывать большие объемы данных, а также в сокращении временных затрат за счет использования технологий распределенной обработки.
В настоящее время многие фотограмметрические проекты нацелены на оперативное получение мозаики ортотрансформированных снимков земной поверхности — наглядного и геометрически точного источника пространственной информации. Это обусловлено актуальностью прикладных задач, решаемых с помощью цифровых фотограмметрических технологий. Среди них составление и обновление общегеографических (топографических) и тематических карт, оперативный мониторинг окружающей среды (в том числе экологический), геологические изыскания, проектирование и строительство и др.
В качестве иллюстрации возможностей PHOTOMOD GeoMosaic 5.2 и эффективности распределенной обработки рассмотрим пример создания мозаики из ортофототрансформированных снимков, полученных аэрофотокамерой UltraCamX.
Описание проекта: общая площадь отснятой территории составляет 4101,1 км2; характер местности — преимущественно городские и сельские поселения; исходными данными служат 1517 ортотрансформированных снимков, полученных с использованием регулярной матрицы высот (шаг 5 м), уточненной структурными линиями; размер пиксела на местности 0,25 м (до трансформирования средний размер пиксела на местности составлял примерно 0,2 м); общий объем ортофотоизображений 685 Гб.
Технология построения мозаики в программе PHOTOMOD GeoMosaic включает следующие этапы:
— создание проекта мозаики (определение местонахождения ресурсов проекта);
— загрузка исходных данных;
— определение параметров построения мозаики (задание размера пиксела на местности, каналов выходного растра, угла поворота, исходной и выходной системы координат, параметров выравнивания яркости, сохранения и др.);
— построение порезов (линии совмещения изображений);
— нарезка выходной мозаики на листы;
— поиск и расстановка связующих точек (при использовании данных недостаточной геометрической точности);
— построение и сохранение листов мозаики.
Для двух наиболее вычислительноемких процессов, а именно построения линий порезов и собственно мозаики, была применена технология распределенной обработки, позволяющая параллельно выполнять задачи с использованием нескольких ядер процессора или нескольких компьютеров локальной сети, эффективно задействуя аппаратные ресурсы, существенно сокращая время выполнения производственных проектов.
В рассматриваемом проекте использовался четырехядерный компьютер с процессором Intel Core 2 Quad 2.83 ГГц, оперативной памятью 8 Гб и операционной системой Windows 7x64.
Компьютер использовался локально, т. е. в случае многоядерного процессора сам являлся центром управления распределенной обработки (сервером), исполнителем (клиентом), которому сервер выдает задания для выполнения, и наблюдателем за работой клиентов (монитором). Все поставленные задачи практически равномерно распределялись на четыре потока.
На первом этапе построения мозаики согласно технологической схеме был создан ее проект, загружены ортотрансформированные изображения (рис. 1).
Рис. 1. Схема блока изображений
Затем в автоматическом режиме и в режиме распределенной обработки строились порезы (рис. 2–5).
Рис. 2. Монитор распределенной обработки: построение линий порезов
Рис. 3. Пример автопорезов: блок изображений
Рис. 4. Пример автопорезов: застроенная территория
Рис. 5. Пример автопорезов: огибание неоднородных объектов
Этап измерения связующих точек был пропущен ввиду достаточной геометрической точности исходных ортотрансформированных снимков.
Нарезка на листы выходной мозаики осуществлялась в соответствии с требованиями заказчика (границы листов проходят по километровой сетке и кратны 2 км). Всего было создано 1069 листов мозаики (рис. 6, 7).
Рис. 6. Листы мозаики на весь блок (красным цветом отмечены листы, на которые не попадает растр, поэтому они не строились)
Рис. 7. Листы мозаики (увеличенный фрагмент)
И, наконец, последний этап — построение мозаики с заданными параметрами (рис. 8–10). Были определены размер пиксела на местности — 0,25 м, что при печати примерно соответствует картам масштаба 1:5000; каналы выходного растра (красный, зеленый, синий (RGB)); выходная система координат; параметры яркостного выравнивания; формат выходных растров (TIFF с внутренней пирамидой (для ускорения просмотра)) и формат файлов геопривязки (ArcWorld TFW). Размер выходной мозаики при заданных параметрах составил 191,20 Гб, одного листа мозаики — примерно 178 Мб.
Рис. 8. Пример выравнивания яркости
Рис. 9. Общий вид построенной мозаики (мозаика однородна по всему полю, отсутствуют перепады яркости, контраста и цвета, вдоль линий порезов и границ листов изображения совмещены с высокой точностью)
Рис. 10. Фрагменты мозаики
В таблице приведены сравнительные показатели производительности для наиболее сложных операций построения мозаики в зависимости от числа используемых ядер (потоков). Нелинейная зависимость скорости обработки задач от числа параллельных потоков объясняется так называемыми накладными расходами и ограничениями, связанными с загрузкой сети. Но при оптимальных условиях и больших проектах эта зависимость стремится к линейной. На создание мозаики было затрачено около 15 ч, т. е. один лист размером 178 Мб строился менее 1 мин. Для сравнения: на том же компьютере без использования режима распределенной обработки такой лист строится 2,5 мин, а на создание мозаики на весь блок потребовалось бы около двух суток.
Согласно приведенным результатам, эффективное использование аппаратных ресурсов средствами PHOTOMOD GeoMosaic приводит к многократному росту производительности обработки, что имеет важнейшее значение при выполнении больших производственных проектов.
Над выпуском работали Г.В. Сапрыкина, менеджер коммерческого отдела компании «Ракурс», А.Д. Чекурин,
коммерческий директор компании «Ракурс»
См. также: Каталог Программного обеспечения: - PHOTOMOD Каталог Организаций: - Ракурс
RSS
Реклама
