[發明專利]一種GPU并行加速的衛星影像區域網平差方法和裝置

在審

• 申請號: 202010450645.0
• 申請日: 2020-05-25
• 公開（公告）號: CN111722922A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 劉世杰;付青;童小華;金雁敏;王瀚漁;謝歡;馮永玖;陳鵬;魏超
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50;G06F16/51;G06T7/70
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 王懷瑜

1.一種GPU并行加速的衛星影像區域網平差方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

有理函數模型構建步驟：根據衛星影像及其對應的RPC文件，構建衛星影像的有理函數模型；

平差參數求解步驟：根據衛星影像及其對應的RPC文件，獲取虛擬地面控制點，根據該虛擬地面控制點和有理函數模型，采用GPU并行加速的區域網平差求解方法，進行衛星影像區域網平差；

所述GPU并行加速的區域網平差求解方法具體為，構建有理函數模型的改化法方程，根據分塊迭代求逆算法，通過GPU并行計算，求解所述改化法方程，并將求解后的改化法方程代入所述有理函數模型中進行平差計算。

2.根據權利要求1所述的一種GPU并行加速的衛星影像區域網平差方法，其特征在于，所述改化法方程的表達式為：

t＝M^-1·R_t

M＝A^TPA-A^TPB(B^TPB)^-1(B^TPA)

R_t＝A^TPL-A^TPB(B^TPB)^-1(B^TPL)

式中，t為衛星影像像方改正變換系數的改正數，A為所有地面點的坐標改正數對應的系數矩陣，B為參數t對應的系數矩陣，L為常數向量，P為權重矩陣。

3.根據權利要求2所述的一種GPU并行加速的衛星影像區域網平差方法，其特征在于，所述分塊迭代求逆算法用于對參數M進行求逆，所述分塊迭代求逆算法的計算表達式為：

式中，t(t≤n)為迭代次數，當t＝n時，N_t＝M，N_t-1為矩陣M的前t-1階方陣，r_t為矩陣M的第t列元素的前t-1行，r_t^T為矩陣M的第t行元素的前t-1列元素，即r_t的轉置，ρ為矩陣N_t的第t行第t列元素。

4.根據權利要求3所述的一種GPU并行加速的衛星影像區域網平差方法，其特征在于，所述通過GPU并行計算求解所述改化法方程包括以下步驟：

S1：獲取矩陣N_t；

S2：計算向量r_t；

S3：通過多線程依次計算中間量b_t、β_t、以及

S4：重復依次執行步驟S2至步驟S3，直至迭代次數滿足預設的迭代值。

5.根據權利要求4所述的一種GPU并行加速的衛星影像區域網平差方法，其特征在于，多線程計算中間量b_t具體為，根據公式通過多個線程分別計算矩陣每一行與向量r_t的乘積結果，最終合并，獲取中間量b_t。

6.根據權利要求1所述的一種GPU并行加速的衛星影像區域網平差方法，其特征在于，所述衛星影像區域網平差方法還包括，采用稀疏矩陣的數據存儲結構進行數據存儲。

7.根據權利要求6所述的一種GPU并行加速的衛星影像區域網平差方法，其特征在于，所述稀疏矩陣的數據存儲結構采用三元數據結構，分別存儲平差計算中矩陣非零元素的個數、非零元素的列坐標及其對應的數值。

8.根據權利要求1所述的一種GPU并行加速的衛星影像區域網平差方法，其特征在于，所述衛星影像區域網平差方法還包括，采用多級粗差探測和剔除方法，去除連接點中的粗差點。

9.根據權利要求1所述的一種GPU并行加速的衛星影像區域網平差方法，其特征在于，所述有理函數模型采用附加像方補償方法進行系統誤差的改正。

10.一種GPU并行加速的衛星影像區域網平差裝置，其特征在于，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，處理器調用所述計算機程序執行如權利要求1～9任一所述的方法的步驟。