一种基于高性能计算的卫星影像处理系统及方法与流程

1.本发明涉及卫星影像处理技术领域，特别地涉及一种基于高性能计算的卫星影像处理系统及方法。


背景技术：

2.卫星影像处理是一个计算密集的过程，传统的卫星影像处理使用特殊的图形工作站。工作站是一个独立的系统，包括cpu、内存和外部存储器，并带有键盘，鼠标和显示器供人机交互，用户通过将数据导入到该工作站，在工作站上运行相关的影像处理算法，完成处理任务。但是单机的计算能力受cpu的性能和个数的限制，性能有限，无法对大数据量进行处理；每台工作站每次只能由一个用户使用，无法支持多个用户同时使用；工作站配置完成后就无法进行方便的扩展，而且一旦出现故障也无法使用，不具备系统容错能力。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一，提供一种基于高性能计算的卫星影像处理系统及方法。
4.为此，根据本发明的第一方面，提供了一种基于高性能计算的卫星影像处理系统，包括通过内部网络连接的多个影像处理计算机、多个影像数据存储计算机和管理计算机，以及通过外部网络与所述管理计算机连接的一个或多个客户端计算机，其中：
5.用户通过所述客户端计算机提交影像处理请求和接收处理后的影像文件；
6.所述管理计算机用于接收所述影像处理请求，生成影像处理任务，并根据各个影像处理计算机的当前负载情况，将影像处理任务分发到相应的影像处理计算机；从所述影像数据存储计算机中获取处理后的影像文件并发送至客户端计算机；
7.所述影像处理计算机用于对接收到的影像处理任务进行处理，
8.所述影像数据存储计算机用于存储需要处理的影像、处理过程中的中间结果和临时文件和处理后的影像文件。
9.进一步地，所述多个影像处理计算机利用mpi高性能通讯库进行合作。
10.进一步地，所述多个影像数据存储计算机的磁盘空间聚合在一起，形成一个对外统一的名字空间。
11.进一步地，所述管理计算机还用于根据所述影像处理请求获取需要处理的影像，并将其存储在所述影像数据存储计算机中。
12.进一步地，所述客户端计算机上具有web页面，用户通过所述web页面提交所述影像处理请求。
13.根据本发明的第二方面，提供了一种根据上述的系统的卫星影像处理方法，包括：
14.用户通过所述客户端计算机提交影像处理请求；
15.所述管理计算机接收所述影像处理请求，生成影像处理任务，并根据各个影像处理计算机的当前负载情况，将影像处理任务分发到相应的影像处理计算机；
16.所述影像处理计算机对接收到的影像处理任务进行处理，将处理后的影像文件存储至所述影像数据存储计算机中；
17.所述管理计算机从所述影像数据存储计算机中获取处理后的影像文件并发送至客户端计算机。
18.进一步地，所述管理计算机接收所述影像处理请求，生成影像处理任务包括：
19.所述管理计算机根据所述影像处理请求获取需要处理的影像，并将其存储在所述影像数据存储计算机中；
20.所述影像处理计算机对接收到的影像处理任务进行处理包括：
21.所述影像处理计算机从所述影像数据存储计算机中获取所述需要处理的影像并对其进行处理。
22.进一步地，用户通过所述客户端计算机上的web页面提交所述影像处理请求。
23.本发明提出的基于高性能计算的卫星影像处理系统和方法将多个影像处理计算机通过高速网络连接在一起，以提供强大的计算能力；通过多个影像数据存储计算机搭建独立的、可扩展的存储系统，提供大容量和高性能的共享存储；该方案允许通过增加更多的计算机来对处理性能和存储性能进行扩展；支持多个用户同时进行影像处理操作，实现资源的共享；并且系统具有容错能力，在某些计算机出现故障时，系统仍然能继续运行，对外提供服务。
24.本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
25.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
26.图1是根据本发明的卫星影像处理系统的结构图；
27.图2是根据本发明的卫星影像处理方法的流程图。
具体实施方式
28.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
29.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
30.图1示出了根据本发明的卫星影像处理系统的结构，其基于高性能计算的思想构建，包括通过内部网络10连接的多个影像处理计算机11、多个影像数据存储计算机12和管理计算机13，以及通过外部网络14与所述管理计算机13连接的一个或多个客户端计算机15，其中：
31.用户通过所述客户端计算机15提交影像处理请求和接收处理后的影像文件；
32.所述管理计算机13用于接收所述影像处理请求，生成影像处理任务，并根据各个
影像处理计算机11的当前负载情况，将影像处理任务分发到相应的影像处理计算机11；从所述影像数据存储计算机12中获取处理后的影像文件并发送至客户端计算机15；
33.所述影像处理计算机11用于对接收到的影像处理任务进行处理，
34.所述影像数据存储计算机12用于存储需要处理的影像、处理过程中的中间结果和临时文件和处理后的影像文件。
35.优选地，所述内部网络10为高速网络，例如带宽为20mbps以上。
36.优选地，所述多个影像处理计算机11利用mpi高性能通讯库进行合作，实现计算能力的聚合。所述多个影像数据存储计算机12的磁盘空间聚合在一起，形成一个对外统一的名字空间，这样影像处理计算机11和管理计算机13只需要访问该统一的名字空间，即可进行数据的存取，使得系统的存储能力突破单台计算机的存储容量限制。
37.优选地，所述管理计算机13还用于根据所述影像处理请求获取需要处理的影像，并将其存储在所述影像数据存储计算机中。
38.优选地，所述客户端计算机15上具有web页面，用户通过所述web页面提交所述影像处理请求。
39.优选地，用户还能够通过所述web页面从管理计算机13获取影像处理进度，从而监控已提交的请求的状态。
40.图2示出了根据本发明的卫星影像处理方法的流程，该方法由上述的卫星影像处理系统实施，包括如下步骤：
41.用户通过所述客户端计算机提交影像处理请求(s21)；
42.优选地，用户通过所述客户端计算机上的web页面提交所述影像处理请求。
43.所述管理计算机接收所述影像处理请求，生成影像处理任务，并根据各个影像处理计算机的当前负载情况，将影像处理任务分发到相应的影像处理计算机(s22)；
44.具体地，所述管理计算机根据所述影像处理请求获取需要处理的影像，并将其存储在所述影像数据存储计算机中。
45.所述管理计算机实时地获取各个影像处理计算机的负载情况，通过预设算法选择负载较小的影像处理计算机，将所述影像处理任务分发至所选的影像处理计算机。
46.所述影像处理计算机对接收到的影像处理任务进行处理，将处理后的影像文件存储至所述影像数据存储计算机中(s23)；
47.其中，所述影像处理计算机从所述影像数据存储计算机中获取所述需要处理的影像并对其进行处理，处理过程中的中间结果和临时文件也从所述影像数据存储计算机存取。
48.所述管理计算机从所述影像数据存储计算机中获取处理后的影像文件(s24)并发送至客户端计算机(s25)。
49.处理过程中，用户还能够通过所述web页面从管理计算机获取影像处理进度，从而监控已提交的请求的状态。
50.本技术提出的上述系统和方法使得所有影像处理计算机的处理能力能被聚合，允许通过增加影像处理计算机来增加影像处理能力；通过连接多台影像存储计算机来将单台计算机的存储容量聚合起来，形成单一的大容量存储系统；并且能够对影像处理计算机进行统一管理和调度，使得系统性能最大化；对用户提供统一的接口，使得多个用户可以同时
登录并使用系统资源，最大化系统效率。
51.本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中。以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。