CN112965826A - 大尺寸卫星遥感图像显示调度方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种客户端服务器结构下的大尺寸卫星遥感图像显示的快速调度方法。该方法包括一个从服务端的原始影像到客户端显存间的多级图像显示调度策略；通过缺页判断与显存替换管理策略，实现显示图像在显存与内存中的调度；客户端图像显示与图像数据载入采用多线程管理方法，通过建立显示内容管理线程和显示数据装载线程，及时计算数据缺页并向服务端请求获取相应瓦片图像；服务端原始数据管理方法，通过JP2000方法压缩原始图像，生成相应区域的瓦片数据。该方法作为一种新的大尺寸卫星遥感图像显示方法，能充分利用多线程管理调度内存和显存，实现大尺寸卫星遥感图像的快速显示。

Description

大尺寸卫星遥感图像显示调度方法
技术领域
本发明涉及像素高度超过100万行的大尺寸通常遥感图像显示领域，更具体地说，是涉及一种卫星遥感数据实时推送显示方法。
技术背景
随着空间技术的发展，遥感卫星影像的空间分辨率、光谱分辨率和时间分辨率大大提高，获取的遥感数据越来越多。这些遥感数据在农、林、水利、资源、城市管理、环境保护、防灾减灾等方面发挥着重要作用。如何将高分辨率的遥感数据快速呈现给用户，是一个亟需解决的问题。高分辨率遥感的尺寸很大，仅分景的遥感数据像素就达到长宽数万像素，整轨遥感数据则有上百万像素长度。而受到计算机硬件显存的限制，如此大尺寸的遥感影像不可能一次性载入到显存中。一般的处理方法是建立原始图像的图像金字塔，显示图像时载入相应级别的图像块。但同时图像金字塔的建立与管理加大了应用系统的负担，特别是对上百万行级别的遥感数据建立金字塔，会产生非常多的小文件，影响操作系统的文件访问速度。因此需要对遥感影像进行合理的组织与管理，在金字塔生成与显示性能间达到平衡，以满足大尺寸遥感影像从原始影像中的快速抽取、快速载入显存中的应用需求。
发明内容
本发明提出了一种基于大尺寸遥感图像显示调度方法，其目的在于提供一种基于大尺寸遥感图像显示调度方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。
为了实现上述目的，本发明所述基于客户端服务器模型下使用JP2000组织原始遥感影像。
本发明包括以下几个步骤：
1.建立显示内容管理线程
在客户端建立显示内容管理线程，按页面方式建立显示内容的缓存结构，根据客户端当前显示状态，动态调节缓存的显示内容；
(1-1)检查显示内容缓存，提交缺页；
(1-2)针对不同分辨率遥感图像，在逻辑上按照512x512像素大小,将图像划分若干瓦块图，并对每一个瓦块赋予一个编号；
(1-3)预设一个包含若干空位的内容缓存结构，显示图像时，计算当前显示窗口需要绘制图像的瓦块编号，并在内容缓存结构中查询，查询不到时，设置缺页标志；
(1-4)从交换区读取图像，页面进栈，从交换区读取图像，调用操作系统提供的DirectX接口，将每一个瓦块图像写入显存，并记录编号。在在内容缓存结构中查询空位，存在空位时进行入栈操作；如果不存在空位，先做出栈操作，再入栈。按照入栈时间以及当前显示位置与栈内图像块的距离排序，选择时间最久以及与当前显示位置最远的一批图像块做出栈操作。重复出栈操作，直到栈的满载率到达阈值水线以下；
2.在客户端建立显示数据装载线程，根据缺页请求，从本地或远程获取显示内容；数据装载线程与显示内容管理线程同步运行，通过互斥操作，对显示内容缓存结构进行同步操作；
(2-1)检查本地文件缓存，读取文件到显存；
(2-2)向远程服务提交缺页块。首先对缺页块先进行缓存，当缺页块达到阈值数量时，整体向服务器提交块请求；
(2-3)按空间位置组合缺页块，取各块的空间外接矩形，向服务器提交该矩形区域位置；读取从服务器返回的图像块，将图像写入显存。
3.服务端向客户端发送瓦块数据建立原始遥感数据分块获取服务程序，遥感影像在服务端存储为JP2000格式，记录虚拟金字塔编号与对应位置的关系。客户端向服务端请求响应位置数据时，根据虚拟金字塔分块号运算出数据在图像中的相对位置，取出相应数据，发送给客户端。
(3-1)将瓦块坐标转换为图像坐标，按照图像坐标调用JP2000从数据流中读取数据；
(3-2)将读取的图像数据按瓦块进行分割，转换为JPEG格式，向客户端返回分割后的瓦块图像。
附图说明
此处提供的附图仅用于进一步阐述本发明，构成本发明的一部分，本申请的示意性实时例机器说明用于解释本发明申请，并不构成对本申请的不当限定，在附图中：
图1是本发明图像显示三层调度流程图；
图2是本发明瓦块管理缓存结构示意图；
具体实施方式
下文结合说明书附图1附图2，以一个显示过程，对本发明的具体实施方式作详细说明。如图1所示，大尺寸卫星遥感图像显示调度方法需要建立两个线程，这两个线程同时工作，他们之间的通讯通过互斥的共享内存实现。具体步骤：
1.显示内容管理线程工作过程
(1-1)根据显示窗口，循环实时检测显示窗口所需要的瓦块图像；
(1-2)在瓦块管理缓存结构检索所需显示的瓦块；
(1-3)对检索到的瓦块，则进行显示瓦块；否则，对没有检索到的瓦块标记缺页，通过缺页表提交缺页；
(1-4)从瓦块管理缓存结构中获取在线的瓦块显示；
(1-5)根据缺页处理情况更新缺页列表，并跳转到步骤1-1循环处理。
2.数据调度线程工作过程
(2-1)读取缺页列表；
(2-2)依次对缺页列表中的瓦块，在在本地文件中检索；
(2-3)若本地文件中含有对应的瓦块文件，则构建瓦块显存单元，并将其插入到瓦块管理结构；否则，将缺页按空间向连性打包到若干大的矩形缺页区域，该矩形区域内的所有瓦块都认为是缺页，向远程服务器提交矩形区域内瓦块的缺页请求，并从网络读取服务端返回的瓦块文件，缓存到本地文件，将其插入到瓦块管理结构；
其中，从服务器返回的瓦块文件时，需要对瓦块管理缓存结构做入栈操作。即将每一个瓦块图像写入显存，并记录编号。在在内容缓存结构中查询空位，存在空位时进行入栈操作；如果不存在空位，先做出栈操作，再入栈。按照入栈时间以及当前显示位置与栈内图像块的距离排序，选择时间最久以及与当前显示位置最远的一批图像块做出栈操作。重复出栈操作，直到栈的满载率到达阈值水线以下。
3.瓦块管理缓存结构管理过程
瓦块管理缓存中存储若干瓦块显存内容，瓦块缓存管理通过出栈策略，更新整个缓存结构。设置瓦块缓存阈值，当缓存达到阈值上限时，启动瓦块缓存清理。瓦块缓存清理的原则有两个：“先入栈先出栈”原则，即优先处理掉入栈时间最早的瓦块；距离“舍远留近”原则，即优先处理掉距离显示区域瓦块空间距离最远的瓦块。通过及时的处理掉不必要的瓦块数据，从而腾出足够的缓存空间，以及时入栈新的瓦块数据。

Claims (4)

1.一种大尺寸卫星遥感图像显示的快速调度方法，其特征在于，包括：
S1，在客户端建立显示内容管理线程，按页面方式建立显示内容的缓存结构，根据客户端当前显示状态，动态调节缓存的显示内容；
S2，在客户端建立显示数据装载线程，根据缺页请求，从本地或远程获取显示内容；数据装载线程与显示内容管理线程同步运行，通过互斥操作，对显示内容缓存结构进行同步操作；
S3，在服务端建立原始遥感数据分块获取服务程序，遥感影像在服务端存储为JP2000格式，记录虚拟金字塔编号与对应位置的关系。客户端向服务端请求响应位置数据时，根据虚拟金字塔分块号运算出数据在图像中的相对位置，取出相应数据，发送给客户端。
2.优选的，S1具体包含以下步骤：
S11检查显示内容缓存，提交缺页
首先在逻辑上按照512x512像素大小将图像划分若干瓦块图，每一个瓦块赋予一个编号。图像不同分辨率级别分别按上述方法划分为瓦块；预设一个包含若干空位的内容缓存结构中。显示图像时，计算当前显示窗口需要绘制图像的瓦块编号，并在内容缓存结构中查询，查询不到时，设置为缺页标志。
S12从交换区读取图像，页面进栈
从交换区读取图像，调用操作系统提供的DirectX接口，将每一个瓦块图像写入显存，并记录编号。在在内容缓存结构中查询空位，存在空位时进行入栈操作；如果不存在空位，先做出栈操作，再入栈。按照入栈时间以及当前显示位置与栈内图像块的距离排序，选择时间最久以及与当前显示位置最远的一批图像块做出栈操作。重复出栈操作，直到栈的满载率到达阈值水线以下；
3.优选的，S2具体为：
S21，检查本地文件缓存，读取文件到显存；
S22，向远程服务提交缺页块。首先对缺页块先进性缓存，当缺页块达到阈值数量时，整体向服务器提交块请求；按空间位置组合缺页块，取各块的空间外接矩形，向服务器提交该矩形区域位置；读取从服务器返回的图像块，将图像写入显存；
4.优选的S3具体为：
S31,将瓦块坐标转换为图像坐标，按照图像坐标调用JP2000从数据流中读取数据；将读取的图像数据按瓦块进行分割，向客户端返回分割后的瓦块图像。
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