一種基于分布式框架的HIS融合方法技術

本發明專利技術公開了一種基于分布式框架的HIS融合方法，其整體步驟為：一、以高分辨率全色影像作為基準，按照指定分塊大小對全色影像和多光譜影像進行分塊并計算分塊參數；二、將計算出的分塊參數向計算節點下發計算任務，生成全色影像和多光譜影像的融合結果；三、對下發計算任務生成的多個融合結果進行并行結果輸出。本發明專利技術基于LLTS分布式框架對HIS融合算法進行改造，以滿足分布式處理的要求；此外，通過使用LLTS分布式框架下的影像讀寫庫，實現各分布式融合結果并行化輸出。基于上述技術，可有效降低算法對硬件資源的強依賴性，并大幅度提高HIS融合算法效率，可以滿足高分辨率、大數據量遙感影像數據快速處理的需要。

A HIS Fusion Method Based on Distributed Framework

The invention discloses a HIS fusion method based on a distributed framework, and its overall steps are as follows: 1. Taking high-resolution panchromatic image as a benchmark, dividing panchromatic image and multispectral image according to the specified block size and calculating the block parameters; 2. Sending the calculated block parameters to the computing nodes to generate the fusion results of panchromatic image and multispectral image. 3. Parallel output of multiple fusion results generated by download computing tasks. The invention modifies HIS fusion algorithm based on LLTS distributed framework to meet the requirements of distributed processing, and realizes parallel output of distributed fusion results by using image read-write Library under LLTS distributed framework. Based on the above technology, the algorithm can effectively reduce the strong dependence on hardware resources, and greatly improve the efficiency of HIS fusion algorithm, which can meet the needs of high resolution and large data volume remote sensing image data fast processing.

【技術實現步驟摘要】
一種基于分布式框架的HIS融合方法
本專利技術涉及一種HIS融合方法，尤其涉及一種基于分布式框架的HIS融合方法。
技術介紹
對于光學系統的遙感影像，其空間分辨率和光譜分辨率一直存在著不可避免的矛盾。通過將較低空間分辨率的多光譜影像和較高空間分辨率的全色影像的融合，可以產生多光譜和高空間分辨率的影像。因此，各種基于不同算法的融合方法得到了迅速發展和廣泛應用。HIS是一種投影替換性融合方法，已被集成到ENVI、ERDAS等遙感影像處理軟件。其思想是通過空間變換模擬出一個低空間分辨率全色影像，然后用高空間分辨率全色影像進行替換，一次注入空間細節信息，通過反變換完成融合。現有HIS融合方法主要通過插件方式應用于單機版軟件中，嚴重受到運行環境硬件資源的影響，阻礙遙感影像、特別是高分辨率大數據量遙感影像融合處理速度的提升。此外，當前主流軟件均是將融合結果順序輸出到一個文件中，也間接導致處理時間的增加。
技術實現思路
為了解決上述技術所存在的不足之處，本專利技術提供了一種基于分布式框架的HIS融合方法。為了解決以上技術問題，本專利技術采用的技術方案是：一種基于分布式框架的HIS融合方法，其整體步驟為：一、以高分辨率全色影像作為基準，按照指定分塊大小對全色影像和多光譜影像進行分塊并計算分塊參數；二、將計算出的分塊參數向計算節點下發計算任務，生成全色影像和多光譜影像的融合結果；三、對下發計算任務生成的多個融合結果進行并行結果輸出。進一步地，步驟一中對全色影像和多光譜影像進行分塊并計算分塊參數的具體方式為：在主進程中按照給定的分塊大小，以全色影像為基準，將全色影像進行分塊并計算分塊參數；接著根據每組全色影像分塊參數，反算出與其對應的多光譜影像分塊參數。進一步地，步驟二中生成全色影像和多光譜影像融合結果的具體方式為：a、根據重采樣率，重采樣當前分塊的多光譜數據；b、將輸入的數據從RGB空間轉到HSL空間，轉換公式為：其中，(r，g，b)分別是一個顏色的紅、綠和藍坐標，它們的值在0到1之間的實數；設max等于(r，g，b)中最大者，min等于(r，g，b)中的最小值；h、l、s分別為HSL空間標準下的色相、明度、飽和度三個顏色通道；c、用全色影像對應像素值替換多光譜影像HSL空間下的l分量；d、再將HSL空間轉到RGB空間，生成融合結果，具體為：對于每個顏色向量Color＝(ColorR，ColorG，ColorB)＝(r，g，b)其中：p＝2×l-qtG＝hkiftC＜0tC＝tC+1.0foreachC∈{R,G,B}iftC＞1tC＝tC-1.0foreachC∈{R,G,B}。進一步地，步驟三中對下發計算任務生成的多個融合結果進行并行結果輸出的具體方式為：利用LLTS分布式框架下的支持并行的讀寫庫，通過頭文件+分塊二進制文件的形式實現結果并行輸出，從而真正實現從處理到輸出的分布式并行化。本專利技術基于LLTS分布式框架對HIS融合算法進行改造，以滿足分布式處理的要求；此外，通過使用LLTS分布式框架下的影像讀寫庫，實現各分布式融合結果并行化輸出。基于上述技術，可有效降低算法對硬件資源的強依賴性，并大幅度提高HIS融合算法效率，可以滿足高分辨率、大數據量遙感影像數據快速處理的需要。附圖說明圖1為LLTS分布式框架的結構原理示意圖。圖2為步驟一的分塊原理示意圖。圖3為步驟二中具體融合處理的整體過程示意圖。具體實施方式下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術作進一步詳細的說明。一種基于分布式框架的HIS融合方法，其主要基于LLTS分布式框架及框架下的影像讀寫庫，實現HIS融合算法的分布式處理及并行化輸出，從而提升融合算法性能。LLTS(LowLatencyTaskService，低延遲的任務服務)框架是為了一組相近的計算需求，提供低延遲的計算任務執行服務，包含Controller和Agent兩個角色，如圖1所示。Controller負責接收外部程序發來的請求，Agent負責啟動和監視具體的計算任務。Agent都是同構的計算單元，每個Agent只能同時容納一個計算任務。因此，基于根據LLTS分布式框架的設計思想，改造HIS融合算法，即在主進程中按照給定的分塊大小，以全色影像為基準，將全色影像進行分塊并計算分塊參數。接著根據每組全色影像分塊參數，反算出與其對應的多光譜影像分塊參數，并將全色和多光譜的分塊參數下發給各計算節點，分塊原理如圖2所示。本專利技術的整體流程為：一、以高分辨率全色影像作為基準，按照指定分塊大小對全色影像和多光譜影像進行分塊并計算分塊參數，具體分塊原理即上述的基于LLTS分布式框架的分塊方法，如圖2所示；二、將計算出的分塊參數向計算節點下發計算任務，生成全色影像和多光譜影像的融合結果；各分塊處理的具體過程如圖3所示:a、根據重采樣率，重采樣當前分塊的多光譜數據；b、將輸入的數據從RGB空間轉到HSL空間，轉換公式為：其中，(r，g，b)分別是一個顏色的紅、綠和藍坐標，它們的值在0到1之間的實數；設max等于(r，g，b)中最大者，min等于(r，g，b)中的最小值；h、l、s分別為HSL空間標準下的色相、明度、飽和度三個顏色通道；c、用全色影像對應像素值替換多光譜影像HSL空間下的l分量；d、再將HSL空間轉到RGB空間，生成融合結果，具體為：對于每個顏色向量Color＝(ColorR，ColorG，ColorB)＝(r，g，b)其中：p＝2×l-qtG＝hkiftC＜0tC＝tC+1.0foreachC∈{R,G,B}iftC＞1tC＝tC-1.0foreachC∈{R,G,B}三、對下發計算任務生成的多個融合結果進行并行結果輸出：通常來說，將結果寫入一個輸出文件時，并不支持多個數據同時訪問文件，并寫入文件不同的位置。如果采用處理過程并行化，結果輸出順序化的思想，在增加輸出過程的時間的同時，還會由于各計算節點排隊等待輸出，導致其也間接拖慢算法的并行化處理速度。基于上述問題，本專利技術利用LLTS分布式框架下的支持并行的讀寫庫，通過頭文件+分塊二進制文件的形式實現結果并行輸出，從而可真正實現從處理到輸出的分布式并行化。本專利技術一方面基于LLTS分布式框架實現HIS融合分布式處理，另一方面利用改造的數據并行讀取庫，向磁盤寫出融合結果數據，可大大降低對硬件資源的依賴，提高融合算法處理速度，并且提高融合結果數據的寫出速度，提供全處理流程并行化，在影像快速處理平臺使用，可滿足快速處理需求。上述實施方式并非是對本專利技術的限制，本專利技術也并不僅限于上述舉例，本
的技術人員在本專利技術的技術方案范圍內所做出的變化、改型、添加或替換，也均屬于本專利技術的保護范圍。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種基于分布式框架的HIS融合方法，其特征在于：所述方法的整體步驟為：一、以高分辨率全色影像作為基準，按照指定分塊大小對全色影像和多光譜影像進行分塊并計算分塊參數；二、將計算出的分塊參數向計算節點下發計算任務，生成全色影像和多光譜影像的融合結果；三、對下發計算任務生成的多個融合結果進行并行結果輸出。

【技術特征摘要】
1.一種基于分布式框架的HIS融合方法，其特征在于：所述方法的整體步驟為：一、以高分辨率全色影像作為基準，按照指定分塊大小對全色影像和多光譜影像進行分塊并計算分塊參數；二、將計算出的分塊參數向計算節點下發計算任務，生成全色影像和多光譜影像的融合結果；三、對下發計算任務生成的多個融合結果進行并行結果輸出。2.根據權利要求1所述的基于分布式框架的HIS融合方法，其特征在于：所述步驟一中對全色影像和多光譜影像進行分塊并計算分塊參數的具體方式為：在主進程中按照給定的分塊大小，以全色影像為基準，將全色影像進行分塊并計算分塊參數；接著根據每組全色影像分塊參數，反算出與其對應的多光譜影像分塊參數。3.根據權利要求2所述的基于分布式框架的HIS融合方法，其特征在于：所述步驟二中生成全色影像和多光譜影像融合結果的具體方式為：a、根據重采樣率，重采樣當前分塊的多光譜數據；b、將輸入的數據從RGB空間轉到HSL空間，轉換公式為：其中，(r，g，b...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳方才，周馨，李艷艷，鞏志遠，
申請(專利權)人：航天星圖科技北京有限公司，
類型：發明
國別省市：北京,11